Arrefriar os potentes dispositivos electrónicos dos teléfonos intelixentes máis recentes pode ser un gran desafío. Investigadores da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía Rei Abdullah desenvolveron un método rápido e eficiente para crear materiais de carbono ideais para disipar a calor dos dispositivos electrónicos. Este material versátil pode atopar outras aplicacións, desde sensores de gas ata paneis solares.
Moitos dispositivos electrónicos empregan películas de grafito para conducir e disipar a calor xerada polos compoñentes electrónicos. Aínda que o grafito é unha forma natural de carbono, a xestión térmica na electrónica é unha aplicación esixente e a miúdo depende do uso de películas de grafito de alta calidade e de grosor micrómetro. «Non obstante, o método de fabricación destas películas de grafito utilizando polímeros como materias primas é complexo e require moita enerxía», explica Gitanjali Deokar, un posdoutoral no laboratorio de Pedro Costa que dirixiu o traballo. As películas fabrícanse mediante un proceso de varios pasos que require temperaturas de ata 3200 graos Celsius e non pode producir películas máis finas que unhas poucas micrómetros.
Deokar, Costa e os seus colegas desenvolveron un método rápido e enerxeticamente eficiente para fabricar láminas de grafito duns 100 nanómetros de grosor. O equipo empregou unha técnica chamada deposición química de vapor (CVD) para cultivar películas de grafito (NGF) de nanometría de grosor sobre lámina de níquel, onde o níquel cataliza a conversión de metano quente en grafito na súa superficie. «Conseguimos NGF nun paso de crecemento CVD de só 5 minutos a unha temperatura de reacción de 900 graos Celsius», dixo Deokar.
O NGF pode medrar en láminas de ata 55 cm2 de área e crecer en ambos os dous lados da lámina. Pode ser retirado e transferido a outras superficies sen necesidade dunha capa de soporte de polímero, o cal é un requisito común cando se traballa con películas de grafeno dunha soa capa.
En colaboración co experto en microscopía electrónica Alessandro Genovese, o equipo obtivo imaxes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de seccións transversais de NGF sobre níquel. «A observación da interface entre as películas de grafito e a lámina de níquel é un logro sen precedentes e proporcionará información adicional sobre o mecanismo de crecemento destas películas», afirmou Costa.
O grosor do NGF sitúase entre as películas de grafito de grosor micrónico dispoñibles comercialmente e o grafeno dunha soa capa. «O NGF complementa o grafeno e as láminas de grafito industrial, o que se enriquece co arsenal de películas de carbono en capas», afirmou Costa. Por exemplo, debido á súa flexibilidade, o NGF pódese empregar para a xestión térmica en teléfonos móbiles flexibles que agora están a comezar a aparecer no mercado. «En comparación coas películas de grafeno, a integración do NGF será máis barata e estable», engadiu.
Non obstante, o NGF ten moitos usos máis alá da disipación da calor. Unha característica interesante que se destaca nas imaxes TEM é que algunhas partes do NGF só teñen unhas poucas capas de carbono de grosor. «Sorprendentemente, a presenza de múltiples capas de dominios de grafeno garante un grao suficiente de transparencia da luz visible en toda a película», dixo Deoka. O equipo de investigación formulou a hipótese de que o NGF condutor e translúcido podería utilizarse como compoñente de células solares ou como material sensor para detectar gas dióxido de nitróxeno. «Planeamos integrar o NGF en dispositivos para que poida actuar como un material activo multifuncional», dixo Costa.
Máis información: Gitanjali Deokar et al., Crecemento rápido de películas de grafito de grosor nanométrico en lámina de níquel a escala de oblea e a súa análise estrutural, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Se atopas algún erro tipográfico, inexactitude ou queres enviar unha solicitude para editar contido desta páxina, usa este formulario. Para preguntas xerais, usa o noso formulario de contacto. Para comentarios xerais, usa a sección de comentarios públicos a continuación (segue as instrucións).
A túa opinión é importante para nós. Non obstante, debido ao elevado volume de mensaxes, non podemos garantir unha resposta personalizada.
O teu enderezo de correo electrónico só se usa para indicarlles aos destinatarios quen enviou o correo electrónico. Nin o teu enderezo nin o enderezo do destinatario se usarán para ningún outro propósito. A información que introduzas aparecerá no teu correo electrónico e Phys.org non a almacenará de ningún xeito.
Recibe actualizacións semanais e/ou diarias na túa caixa de entrada. Podes cancelar a subscrición en calquera momento e nunca compartiremos os teus datos con terceiros.
Facemos que o noso contido sexa accesible para todos. Considera apoiar a misión de Science X cunha conta premium.
Data de publicación: 05-09-2024