우주선 내 구성 요소 및 전체 에너지 소비량이 증가함에 따라, 기존 열 관리 기술은 고효율 열전도 솔루션을 강화하거나 도입해야 할 시급한 필요성이 대두되고 있다. 다이아몬드 히트 싱크는 이러한 문제를 해결할 새로운 가능성을 제시하며, 구리나 알루미늄을 기반으로 한 열전도 제품을 대체하여 유효 탑재체 내부의 고집적도 부품이 요구하는 높은 열유속 밀도의 방열 요구를 충족시킬 수 있다.
알루미늄과 구리는 전통적인 고성능 열전도 재료로, 공정이 성숙하고 가격이 저렴하며 가공성이 우수하기 때문에 열전도 재료로서 우주, 항공 및 민간 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 재료 제조 기술의 발전에 따라 탄소섬유 소재, 다이아몬드 열전도판 등을 대표하는 초고성능 열전도 재료가 급속히 발전하고 초기 적용 단계에 접어들었습니다. 이러한 재료는 낮은 열팽창 계수(CET), 초고열전도율, 낮은 밀도 등의 특징을 가지고 있어 알루미늄 및 구리 소재를 대체할 최적의 대안으로 꼽힙니다.
허난 천유 초경질 재료 유한공사는 현재 2~4인치 다이아몬드 웨이퍼를 제조할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 열전도율은 1000~2000W/(m·K), 두께는 0.2~1mm입니다. 현재 금속 코팅, 패턴 형성 및 천공 등의 공정을 제공할 수 있으며, 항공기 열 관리에 적용되어 고효율 방열을 실현할 수 있습니다.
다이아몬드 분말과 금속 재료로 구성된 복합재료 역시 초고성능 열전도 재료의 발전 추세 중 하나이며, 이는 허난 천유 초경재료가 유한공사의 연구 중점 분야이기도 하여 이미 획기적인 진전을 이루었습니다. 이 소재는 밀도와 열전도율을 조절할 수 있으며, 기계 가공 및 용접에 적합합니다. 그중 다이아몬드-은 복합 소재의 열전도율은 400~600 W/(m·K), 밀도는 5.8 × 10³ (kg/m³)이며; 다이아몬드-구리 복합 재료의 열전도율은 600~1200 W/(m·K), 밀도는 5.9 × 10³ kg/m³이며, 다이아몬드-알루미늄 복합 재료의 열전도율은 550~600 W/(m·K), 밀도는 3.1 × 10³ kg/m³이다.
다이아몬드 재료 과학 및 기술의 지속적인 발전에 따라, 미래의 우주선은 더욱 진보되고 효율적인 방열 솔루션을 활용할 수 있게 될 것이며, 이는 장비 수명을 연장하고 고장률을 낮출 뿐만 아니라, 더 높은 성능의 전자 시스템 구현을 가능하게 할 것입니다. 동시에, 이러한 기술의 발전은 지상 응용 분야, 특히 고출력 전자 장비 및 열 관리가 집중된 산업에 지대한 영향을 미칠 것입니다. 끊임없는 혁신과 최적화를 통해 다이아몬드 및 그 복합 재료는 우주선 열전달 기술에서 더 중요한 역할을 수행하며, 업계 전반의 기술 혁신을 주도할 것으로 기대된다.
허난 천유 초경질 재료 유한회사는 MPCVD 공정을 통해 대형 고품질 다이아몬드를 제조하며, 현재 다이아몬드 방열판, 다이아몬드 웨이퍼, 다이아몬드 윈도우, 다이아몬드 이종 집적 복합 기판 등이 있으며, 그중 다이아몬드 방열판의 열전도율은 1000~220 W/(m·K), 웨이퍼급 다이아몬드의 표면 거칠기는 Ra < 1 nm로, 현재 항공우주, 고출력 반도체 레이저, 광통신, 칩 방열, 핵융합 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다.
