Uusimate nutitelefonide võimsa elektroonika jahutamine võib olla suur väljakutse. Kuningas Abdullahi teadus- ja tehnoloogiaülikooli teadlased on välja töötanud kiire ja tõhusa meetodi süsinikmaterjalide loomiseks, mis sobivad ideaalselt elektroonikaseadmete soojuse hajutamiseks. See mitmekülgne materjal võib leida ka muid rakendusi, alates gaasisensoritest kuni päikesepaneelideni.
Paljud elektroonikaseadmed kasutavad elektrooniliste komponentide tekitatud soojuse juhtimiseks ja hajutamiseks grafiitkilesid. Kuigi grafiit on süsiniku looduslik vorm, on termoregulatsioon elektroonikas nõudlik rakendus ja sõltub sageli kvaliteetsete mikronipaksuste grafiitkilede kasutamisest. „Nende grafiitkilede valmistamise meetod, kasutades toorainena polümeere, on aga keeruline ja energiamahukas,“ selgitab tööd juhtinud järeldoktor Gitanjali Deokar Pedro Costa laboris. Kiled valmistatakse mitmeastmelise protsessi abil, mis nõuab temperatuuri kuni 3200 kraadi Celsiuse järgi ja mille abil ei saa toota mõnest mikronist õhemaid kilesid.
Deokar, Costa ja nende kolleegid on välja töötanud kiire ja energiatõhusa meetodi umbes 100 nanomeetri paksuste grafiidilehtede valmistamiseks. Meeskond kasutas keemilise aurustamise (CVD) tehnikat, et kasvatada nikkelfooliumile nanomeetri paksuseid grafiidikilesid (NGF), kus nikkel katalüüsib kuuma metaani muundumist grafiidiks selle pinnal. „Saavutasime NGF-i vaid 5-minutilise CVD kasvuetapiga reaktsioonitemperatuuril 900 kraadi Celsiuse järgi,“ ütles Deokar.
NGF võib kasvada kuni 55 cm2 suurusteks lehtedeks ja kasvada fooliumi mõlemal küljel. Seda saab eemaldada ja teistele pindadele üle kanda ilma polümeerset tugikihti kasutamata, mis on ühekihiliste grafeenkiledega töötamisel tavaline nõue.
Koostöös elektronmikroskoopia eksperdi Alessandro Genovesega sai meeskond transmissioon-elektronmikroskoopia (TEM) abil pilte NGF-i ristlõigetest nikli pinnal. „Grafiidikilede ja nikkelfooliumi vahelise liidese jälgimine on enneolematu saavutus ja annab täiendavat teavet nende kilede kasvumehhanismi kohta,“ ütles Costa.
NGF-i paksus jääb kaubanduslikult saadaolevate mikronipaksuste grafiitkilede ja ühekihilise grafeeni vahele. „NGF täiendab grafeeni ja tööstuslikke grafiidilehti, lisades kihiliste süsinikkilede arsenali,“ ütles Costa. Näiteks saab NGF-i oma paindlikkuse tõttu kasutada termiliseks haldamiseks painduvates mobiiltelefonides, mis nüüd turule ilmuvad. „Võrreldes grafeenkiledega on NGF-i integreerimine odavam ja stabiilsem,“ lisas ta.
Siiski on NGF-il lisaks soojuse hajumisele palju muid kasutusvõimalusi. TEM-piltidel esile tõstetud huvitav omadus on see, et mõned NGF-i osad on vaid mõne süsinikukihi paksused. „Tähelepanuväärne on see, et mitme grafeenidomeenide kihi olemasolu tagab kogu kile ulatuses piisava nähtava valguse läbipaistvuse,“ ütles Deoka. Uurimisrühm püstitas hüpoteesi, et juhtivat, poolläbipaistvat NGF-i saaks kasutada päikesepatareide komponendina või lämmastikdioksiidi gaasi tuvastamiseks mõeldud sensormaterjalina. „Plaanime NGF-i integreerida seadmetesse, et see saaks toimida multifunktsionaalse aktiivse materjalina,“ ütles Costa.
Lisateave: Gitanjali Deokar jt, Nanomeetri paksuste grafiitkilede kiire kasv vahvel-nikkelfooliumil ja nende struktuurianalüüs, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Kui märkate trükiviga, ebatäpsust või soovite esitada taotluse selle lehe sisu muutmiseks, kasutage palun seda vormi. Üldiste küsimuste korral kasutage meie kontaktvormi. Üldise tagasiside saamiseks kasutage allpool olevat avalike kommentaaride jaotist (järgige juhiseid).
Teie arvamus on meile oluline. Suure sõnumite hulga tõttu ei saa me aga garanteerida personaalset vastust.
Teie e-posti aadressi kasutatakse ainult selleks, et teavitada saajaid, kes e-kirja saatis. Ei teie ega saaja aadressi ei kasutata muul eesmärgil. Sisestatud teave kuvatakse teie e-kirjas ja Phys.org ei salvesta seda mingil kujul.
Saate oma postkasti iganädalasi ja/või igapäevaseid värskendusi. Saate igal ajal tellimuse tühistada ja me ei jaga kunagi teie andmeid kolmandate osapooltega.
Meie sisu on kõigile kättesaadav. Kaalu Science X missiooni toetamist premium-kontoga.
Postituse aeg: 05.09.2024