Chlazení výkonné elektroniky v nejnovějších chytrých telefonech může být velkou výzvou. Výzkumníci z Univerzity vědy a techniky krále Abdalláha vyvinuli rychlou a efektivní metodu pro výrobu uhlíkových materiálů, které jsou ideální pro odvod tepla z elektronických zařízení. Tento všestranný materiál může najít i další uplatnění, od plynových senzorů až po solární panely.
Mnoho elektronických zařízení používá grafitové filmy k vedení a rozptylu tepla generovaného elektronickými součástkami. Přestože je grafit přirozenou formou uhlíku, tepelný management v elektronice je náročná aplikace a často závisí na použití vysoce kvalitních grafitových filmů o tloušťce několika mikronů. „Způsob výroby těchto grafitových filmů s použitím polymerů jako surovin je však složitý a energeticky náročný,“ vysvětluje Gitanjali Deokar, postdoktorand v laboratoři Pedra Costy, který vedl práci. Filmy se vyrábějí vícestupňovým procesem, který vyžaduje teploty až 3 200 stupňů Celsia a nelze s ním vyrobit filmy tenčí než několik mikronů.
Deokar, Costa a jejich kolegové vyvinuli rychlou a energeticky úspornou metodu pro výrobu grafitových fólií o tloušťce přibližně 100 nanometrů. Tým použil techniku zvanou chemická depozice z plynné fáze (CVD) k růstu nanometrových grafitových filmů (NGF) na niklové fólii, kde nikl katalyzuje přeměnu horkého metanu na grafit na jejím povrchu. „NGF jsme dosáhli během pouhých 5 minut růstu CVD při reakční teplotě 900 stupňů Celsia,“ uvedl Deokar.
NGF může růst do vrstev o ploše až 55 cm2 a růst po obou stranách fólie. Lze jej odstranit a přenést na jiné povrchy bez nutnosti polymerní nosné vrstvy, což je běžný požadavek při práci s jednovrstvými grafenovými filmy.
Ve spolupráci s odborníkem na elektronovou mikroskopii Alessandrem Genovesem získal tým snímky průřezů NGF na niklu z transmisní elektronové mikroskopie (TEM). „Pozorování rozhraní mezi grafitovými filmy a niklovou fólií je bezprecedentní úspěch a poskytne další poznatky o mechanismu růstu těchto filmů,“ řekl Costa.
Tloušťka NGF se pohybuje mezi komerčně dostupnými grafitovými fóliemi o tloušťce mikronů a jednovrstvým grafenem. „NGF doplňuje grafen a průmyslové grafitové desky a rozšiřuje tak arzenál vrstevnatých uhlíkových fólií,“ uvedl Costa. Například díky své flexibilitě lze NGF použít pro tepelný management v flexibilních mobilních telefonech, které se nyní začínají objevovat na trhu. „Ve srovnání s grafenovými fóliemi bude integrace NGF levnější a stabilnější,“ dodal.
NGF má však mnoho využití nad rámec odvodu tepla. Zajímavou vlastností zdůrazněnou na snímcích TEM je, že některé části NGF jsou tlusté jen o několik vrstev uhlíku. „Je pozoruhodné, že přítomnost více vrstev grafenových domén zajišťuje dostatečný stupeň transparentnosti viditelného světla v celém filmu,“ řekl Deoka. Výzkumný tým vyslovil hypotézu, že vodivý, průsvitný NGF by mohl být použit jako součást solárních článků nebo jako senzorický materiál pro detekci plynného oxidu dusičitého. „Plánujeme integrovat NGF do zařízení, aby mohl fungovat jako multifunkční aktivní materiál,“ řekl Costa.
Další informace: Gitanjali Deokar a kol., Rychlý růst nanometrových grafitových filmů na niklové fólii v měřítku destičky a jejich strukturní analýza, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Pokud narazíte na překlep, nepřesnost nebo chcete-li požádat o úpravu obsahu na této stránce, použijte prosím tento formulář. V případě obecných dotazů použijte prosím náš kontaktní formulář. Pro obecnou zpětnou vazbu použijte níže uvedenou sekci veřejných komentářů (postupujte podle pokynů).
Váš názor je pro nás důležitý. Vzhledem k velkému množství zpráv však nemůžeme zaručit personalizovanou odpověď.
Vaše e-mailová adresa se používá pouze k tomu, aby příjemci věděli, kdo e-mail odeslal. Ani vaše adresa, ani adresa příjemce nebudou použity k žádnému jinému účelu. Informace, které zadáte, se zobrazí ve vašem e-mailu a nebudou společností Phys.org v žádné formě uloženy.
Dostávejte týdenní a/nebo denní aktualizace do své e-mailové schránky. Odhlásit se můžete kdykoli a vaše údaje nikdy nebudeme sdílet se třetími stranami.
Náš obsah zpřístupňujeme všem. Zvažte podporu mise Science X pomocí prémiového účtu.
Čas zveřejnění: 5. září 2024