Grafiittilevyt auttavat uuden sukupolven älypuhelimia pysymään viileinä

Uusimpien älypuhelimien tehokkaan elektroniikan jäähdyttäminen voi olla suuri haaste. King Abdullahin tiede- ja teknologiayliopiston tutkijat ovat kehittäneet nopean ja tehokkaan menetelmän hiilimateriaalien luomiseksi, jotka sopivat ihanteellisesti lämmön johtamiseen elektronisista laitteista. Tälle monipuoliselle materiaalille löytyy muita sovelluksia kaasuntunnistimista aurinkopaneeleihin.
Monissa elektronisissa laitteissa käytetään grafiittikalvoja elektronisten komponenttien tuottaman lämmön johtamiseen ja haihduttamiseen. Vaikka grafiitti on luonnollinen hiilen muoto, elektroniikan lämmönhallinta on vaativa sovellus ja riippuu usein korkealaatuisten, mikronin paksuisten grafiittikalvojen käytöstä. ”Näiden grafiittikalvojen valmistusmenetelmä polymeereistä raaka-aineina on kuitenkin monimutkainen ja energiaintensiivinen”, selittää Gitanjali Deokar, Pedro Costan laboratoriossa työskentelevä postdoc-tutkija, joka johti työtä. Kalvot valmistetaan monivaiheisella prosessilla, joka vaatii jopa 3 200 celsiusasteen lämpötiloja, eikä sillä voida tuottaa muutaman mikronin paksuisia kalvoja.
Deokar, Costa ja heidän kollegansa ovat kehittäneet nopean ja energiatehokkaan menetelmän noin 100 nanometrin paksuisten grafiittilevyjen valmistamiseksi. Tiimi käytti kemiallista höyrypinnoitusta (CVD) -tekniikkaa kasvattaakseen nanometrin paksuisia grafiittikalvoja (NGF) nikkelifoliolle, jossa nikkeli katalysoi kuuman metaanin muuntumista grafiitiksi foliolla. "Saavutimme NGF:n vain viiden minuutin CVD-kasvatusvaiheessa 900 celsiusasteen reaktiolämpötilassa", Deokar sanoi.
NGF voi kasvaa jopa 55 cm2:n kokoisiksi levyiksi ja kasvaa folion molemmille puolille. Se voidaan poistaa ja siirtää muille pinnoille ilman polymeeritukea, mikä on yleinen vaatimus työskenneltäessä yksikerroksisten grafeenikalvojen kanssa.
Yhdessä elektronimikroskopia-asiantuntija Alessandro Genovesen kanssa tiimi sai transmissioelektronimikroskopiakuvia (TEM) nikkelin pinnalla olevan NGF:n poikkileikkauksista. "Grafiittikalvojen ja nikkelifolion välisen rajapinnan havainnointi on ennennäkemätön saavutus ja antaa lisätietoa näiden kalvojen kasvumekanismista", Costa sanoi.
NGF:n paksuus sijoittuu kaupallisesti saatavilla olevien mikronin paksuisten grafiittikalvojen ja yksikerroksisen grafeenin väliin. ”NGF täydentää grafeenia ja teollisia grafiittilevyjä ja lisää kerrostettujen hiilikalvojen arsenaalia”, Costa sanoi. Esimerkiksi joustavuutensa ansiosta NGF:ää voidaan käyttää lämmönhallintaan joustavissa matkapuhelimissa, joita on nyt alkanut ilmestyä markkinoille. ”Grafeenikalvoihin verrattuna NGF:n integrointi on halvempaa ja vakaampaa”, hän lisäsi.
NGF:llä on kuitenkin monia muita käyttötarkoituksia kuin vain lämmönpoisto. Mielenkiintoinen TEM-kuvissa korostettu piirre on, että jotkut NGF:n osat ovat vain muutaman hiilikerroksen paksuisia. "On huomionarvoista, että useiden grafeenidomeenikerrosten läsnäolo varmistaa riittävän näkyvän valon läpinäkyvyyden koko kalvossa", Deoka sanoi. Tutkimusryhmä oletti, että johtavaa, läpikuultavaa NGF:ää voitaisiin käyttää aurinkokennojen komponenttina tai anturimateriaalina typpidioksidikaasun havaitsemiseksi. "Aiomme integroida NGF:n laitteisiin, jotta se voi toimia monitoimisena aktiivisena materiaalina", Costa sanoi.
Lisätietoja: Gitanjali Deokar ym., Nanometrin paksuisten grafiittikalvojen nopea kasvu kiekkomittakaavan nikkelifoliolla ja niiden rakenneanalyysi, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Jos kohtaat kirjoitusvirheen, epätarkkuuden tai haluat lähettää pyynnön sisällön muokkaamisesta tällä sivulla, käytä tätä lomaketta. Yleisiin kysymyksiin käytä yhteydenottolomakettamme. Yleiseen palautteeseen käytä alla olevaa julkista kommenttiosiota (noudata ohjeita).
Mielipiteesi on meille tärkeä. Suuren viestimäärän vuoksi emme kuitenkaan voi taata henkilökohtaista vastausta.
Sähköpostiosoitettasi käytetään vain sähköpostin lähettäjän tunnistamiseen. Osoitettasi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen. Antamasi tiedot näkyvät sähköpostiviestissäsi, eikä Phys.org tallenna niitä missään muodossa.
Vastaanota viikoittaisia ja/tai päivittäisiä päivityksiä sähköpostiisi. Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansille osapuolille.
Sisältöstamme tulee kaikkien saatavilla oleva. Harkitse Science X:n mission tukemista premium-tilillä.


Julkaisun aika: 05.09.2024