Afkøling af den kraftfulde elektronik i de nyeste smartphones kan være en stor udfordring. Forskere ved King Abdullah University of Science and Technology har udviklet en hurtig og effektiv metode til at skabe kulstofmaterialer, der er ideel til at sprede varme fra elektroniske enheder. Dette alsidige materiale kan finde andre applikationer, fra gassensorer til solcellepaneler.
Mange elektroniske enheder bruger grafitfilm til at udføre og sprede den varme, der genereres af elektroniske komponenter. Selvom grafit er en naturlig form for kulstof, er termisk styring inden for elektronik en krævende anvendelse og afhænger ofte af brugen af mikron-tykk-grafitfilm af høj kvalitet. ”Metoden til at fremstille disse grafitfilm ved hjælp af polymerer som råmaterialer er imidlertid kompleks og energikrævende,” forklarer Gitanjali Deokar, en postdoc i Pedro Costas laboratorium, der førte arbejdet. Filmene er lavet gennem en flertrinsproces, der kræver temperaturer op til 3.200 grader Celsius og kan ikke producere film tyndere end et par mikron.
Deokar, Costa og deres kolleger har udviklet en hurtig og energieffektiv metode til at fremstille grafitark omkring 100 nanometer tykke. Holdet brugte en teknik kaldet Chemical Vapor Deposition (CVD) til at dyrke nanometer-tykke grafitfilm (NGFS) på nikkelfolie, hvor nikkel katalyserer omdannelsen af varm methan til grafit på dens overflade. ”Vi opnåede NGF på kun et 5-minutters CVD-væksttrin ved en reaktionstemperatur på 900 grader Celsius,” sagde Deokar.
NGF kan vokse til ark op til 55 cm2 i området og vokse på begge sider af folien. Det kan fjernes og overføres til andre overflader uden behov for et polymerstøttelag, som er et almindeligt krav, når man arbejder med enkeltlags grafenfilm.
I samarbejde med elektronmikroskopiekspert Alessandro Genovese opnåede teamet transmissionselektronmikroskopi (TEM) billeder af tværsnit af NGF på nikkel. ”At observere grænsefladen mellem grafitfilm og nikkelfolie er en hidtil uset præstation og vil give yderligere indsigt i vækstmekanismen for disse film,” sagde Costa.
Tykkelsen af NGF falder mellem kommercielt tilgængelige mikron-tykke grafitfilm og enkeltlags grafen. ”NGF supplerer grafen- og industrielle grafitark, hvilket tilføjer arsenalet af lagdelte carbonfilm,” sagde Costa. På grund af dens fleksibilitet kan NGF for eksempel bruges til termisk styring i fleksible mobiltelefoner, der nu begynder at vises på markedet. ”Sammenlignet med grafenfilm vil integrationen af NGF være billigere og mere stabil,” tilføjede han.
Imidlertid har NGF mange anvendelser ud over varmeafledning. En interessant funktion, der er fremhævet i TEM -billederne, er, at nogle dele af NGF kun er et par lag kulstoftyk. ”Bemærkelsesværdigt sikrer tilstedeværelsen af flere lag af grafendomæner en tilstrækkelig grad af synlig lys gennemsigtighed gennem hele filmen,” sagde Deoka. Forskningsteamet antagede, at den ledende, gennemskinnelige NGF kunne bruges som en komponent i solceller eller som et senserende materiale til påvisning af nitrogendioxidgas. ”Vi planlægger at integrere NGF i enheder, så det kan fungere som et multifunktionelt aktivt materiale,” sagde Costa.
Yderligere information: Gitanjali Deokar et al., Hurtig vækst af nanometer-tykke grafitfilm på wafer-skala nikkelfolie og deres strukturelle analyse, nanoteknologi (2020). Doi: 10.1088/1361-6528/ABA712
Hvis du støder på en skrivefejl, unøjagtighed eller gerne vil indsende en anmodning om at redigere indhold på denne side, skal du bruge denne formular. For generelle spørgsmål skal du bruge vores kontaktformular. For generel feedback skal du bruge afsnittet Offentlige kommentarer nedenfor (følg instruktionerne).
Din mening er vigtig for os. På grund af den høje mængde meddelelser kan vi imidlertid ikke garantere en personlig respons.
Din e -mail -adresse bruges kun til at fortælle modtagere, der sendte e -mailen. Hverken din adresse eller modtagerens adresse vil blive brugt til noget andet formål. De oplysninger, du indtaster, vises i din e -mail og gemmes ikke af Phys.org i nogen form.
Modtag ugentlige og/eller daglige opdateringer i din indbakke. Du kan til enhver tid afmelde dig, og vi vil aldrig dele dine detaljer med tredjepart.
Vi gør vores indhold tilgængeligt for alle. Overvej at støtte Science X's mission med en premium -konto.
Posttid: SEP-05-2024