Refredar els potents components electrònics dels telèfons intel·ligents més recents pot ser un repte important. Investigadors de la Universitat de Ciència i Tecnologia Rei Abdullah han desenvolupat un mètode ràpid i eficient per crear materials de carboni ideals per dissipar la calor dels dispositius electrònics. Aquest material versàtil pot trobar altres aplicacions, des de sensors de gas fins a panells solars.
Molts dispositius electrònics utilitzen pel·lícules de grafit per conduir i dissipar la calor generada pels components electrònics. Tot i que el grafit és una forma natural de carboni, la gestió tèrmica en electrònica és una aplicació exigent i sovint depèn de l'ús de pel·lícules de grafit d'alta qualitat amb un gruix de micres. "No obstant això, el mètode per fabricar aquestes pel·lícules de grafit utilitzant polímers com a matèries primeres és complex i requereix molta energia", explica Gitanjali Deokar, un postdoctoral al laboratori de Pedro Costa que va dirigir el treball. Les pel·lícules es fabriquen mitjançant un procés de diversos passos que requereix temperatures de fins a 3.200 graus Celsius i no pot produir pel·lícules més primes que unes poques micres.
Deokar, Costa i els seus col·legues han desenvolupat un mètode ràpid i energèticament eficient per fabricar làmines de grafit d'uns 100 nanòmetres de gruix. L'equip va utilitzar una tècnica anomenada deposició química de vapor (CVD) per fer créixer pel·lícules de grafit (NGF) de gruix nanomètric sobre làmina de níquel, on el níquel catalitza la conversió de metà calent en grafit a la seva superfície. "Vam aconseguir NGF en només un pas de creixement CVD de 5 minuts a una temperatura de reacció de 900 graus Celsius", va dir Deokar.
L'NGF pot créixer en làmines de fins a 55 cm2 de superfície i créixer a banda i banda de la làmina. Es pot treure i transferir a altres superfícies sense necessitat d'una capa de suport de polímer, que és un requisit habitual quan es treballa amb pel·lícules de grafè d'una sola capa.
Treballant amb l'expert en microscòpia electrònica Alessandro Genovese, l'equip va obtenir imatges de microscòpia electrònica de transmissió (TEM) de seccions transversals de NGF sobre níquel. "Observar la interfície entre les pel·lícules de grafit i la làmina de níquel és un assoliment sense precedents i proporcionarà informació addicional sobre el mecanisme de creixement d'aquestes pel·lícules", va dir Costa.
El gruix de l'NGF es troba entre les pel·lícules de grafit de micres de gruix disponibles comercialment i el grafè d'una sola capa. "L'NGF complementa el grafè i les làmines de grafit industrial, afegint-se a l'arsenal de pel·lícules de carboni en capes", va dir Costa. Per exemple, gràcies a la seva flexibilitat, l'NGF es pot utilitzar per a la gestió tèrmica en telèfons mòbils flexibles que ara comencen a aparèixer al mercat. "En comparació amb les pel·lícules de grafè, la integració de l'NGF serà més econòmica i estable", va afegir.
Tanmateix, l'NGF té molts usos més enllà de la dissipació de calor. Una característica interessant que es destaca a les imatges TEM és que algunes parts de l'NGF només tenen unes poques capes de carboni de gruix. "Notablement, la presència de múltiples capes de dominis de grafè garanteix un grau suficient de transparència de llum visible a tota la pel·lícula", va dir Deoka. L'equip de recerca va plantejar la hipòtesi que l'NGF conductor i translúcid es podria utilitzar com a component de cèl·lules solars o com a material sensor per detectar gas diòxid de nitrogen. "Tenim previst integrar l'NGF en dispositius perquè pugui actuar com a material actiu multifuncional", va dir Costa.
Més informació: Gitanjali Deokar et al., Creixement ràpid de pel·lícules de grafit de gruix nanomètric sobre làmina de níquel a escala de làmina i la seva anàlisi estructural, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Si trobeu una errada tipogràfica, una inexactitud o voleu enviar una sol·licitud per editar el contingut d'aquesta pàgina, utilitzeu aquest formulari. Per a preguntes generals, utilitzeu el nostre formulari de contacte. Per a comentaris generals, utilitzeu la secció de comentaris públics que hi ha a continuació (seguiu les instruccions).
La teva opinió és important per a nosaltres. Tanmateix, a causa de l'elevat volum de missatges, no podem garantir una resposta personalitzada.
La teva adreça electrònica només s'utilitza per indicar als destinataris qui ha enviat el correu electrònic. Ni la teva adreça ni l'adreça del destinatari s'utilitzaran per a cap altre propòsit. La informació que introdueixis apareixerà al teu correu electrònic i Phys.org no l'emmagatzemarà de cap manera.
Rep actualitzacions setmanals i/o diàries a la teva safata d'entrada. Pots donar-te de baixa en qualsevol moment i mai compartirem les teves dades amb tercers.
Fem que el nostre contingut sigui accessible a tothom. Considera donar suport a la missió de Science X amb un compte premium.
Data de publicació: 05-09-2024