ग्रेफाइट शीट नई पीढ़ी के स्मार्टफोन को शांत रहने में मदद करते हैं

नवीनतम स्मार्टफोन में शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक्स को ठंडा करना एक बड़ी चुनौती हो सकती है। किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से गर्मी को फैलाने के लिए कार्बन सामग्री को आदर्श बनाने के लिए एक तेज और कुशल तरीका विकसित किया है। यह बहुमुखी सामग्री गैस सेंसर से लेकर सौर पैनलों तक अन्य अनुप्रयोगों को पा सकती है।
कई इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस इलेक्ट्रॉनिक घटकों द्वारा उत्पन्न गर्मी का संचालन और विघटित करने के लिए ग्रेफाइट फिल्मों का उपयोग करते हैं। हालांकि ग्रेफाइट कार्बन का एक प्राकृतिक रूप है, इलेक्ट्रॉनिक्स में थर्मल प्रबंधन एक मांग अनुप्रयोग है और अक्सर उच्च गुणवत्ता वाले माइक्रोन-मोटी ग्रेफाइट फिल्मों के उपयोग पर निर्भर करता है। "हालांकि, इन ग्रेफाइट फिल्मों को कच्चे माल के रूप में पॉलिमर का उपयोग करके बनाने की विधि जटिल और ऊर्जा-गहन है," पेड्रो कोस्टा की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक, जो काम का नेतृत्व करते हैं, गितांजलि देकर बताते हैं। फिल्मों को एक बहु-चरण प्रक्रिया के माध्यम से बनाया जाता है, जिसमें 3,200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान की आवश्यकता होती है और कुछ माइक्रोन की तुलना में पतली फिल्मों का उत्पादन नहीं कर सकता है।
देओकर, कोस्टा और उनके सहयोगियों ने ग्रेफाइट शीट को लगभग 100 नैनोमीटर मोटी बनाने के लिए एक तेज और ऊर्जा-कुशल विधि विकसित की है। टीम ने निकल पन्नी पर नैनोमीटर-मोटी ग्रेफाइट फिल्म्स (एनजीएफ) को उगाने के लिए रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) नामक एक तकनीक का उपयोग किया, जहां निकेल अपनी सतह पर ग्रेफाइट में गर्म मीथेन के रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। देओकर ने कहा, "हमने 900 डिग्री सेल्सियस की प्रतिक्रिया तापमान पर सिर्फ 5 मिनट के सीवीडी ग्रोथ स्टेप में एनजीएफ हासिल किया।"
एनजीएफ क्षेत्र में 55 सेमी 2 तक की चादरों में बढ़ सकता है और पन्नी के दोनों किनारों पर बढ़ सकता है। इसे एक बहुलक समर्थन परत की आवश्यकता के बिना अन्य सतहों पर हटाया और स्थानांतरित किया जा सकता है, जो एकल-परत ग्राफीन फिल्मों के साथ काम करते समय एक सामान्य आवश्यकता है।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विशेषज्ञ एलेसेंड्रो जेनोवेस के साथ काम करते हुए, टीम ने निकेल पर एनजीएफ के क्रॉस-सेक्शन के ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) छवियों को प्राप्त किया। कोस्टा ने कहा, "ग्रेफाइट फिल्मों और निकेल फ़ॉइल के बीच इंटरफ़ेस का अवलोकन एक अभूतपूर्व उपलब्धि है और इन फिल्मों के विकास तंत्र में अतिरिक्त अंतर्दृष्टि प्रदान करेगी।"
एनजीएफ की मोटाई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध माइक्रोन-मोटी ग्रेफाइट फिल्मों और एकल-परत ग्राफीन के बीच आती है। कोस्टा ने कहा, "एनजीएफ ग्राफीन और औद्योगिक ग्रेफाइट शीट का पूरक है, जो स्तरित कार्बन फिल्मों के शस्त्रागार में शामिल है।" उदाहरण के लिए, इसके लचीलेपन के कारण, एनजीएफ का उपयोग लचीले मोबाइल फोन में थर्मल प्रबंधन के लिए किया जा सकता है जो अब बाजार में दिखाई देने लगे हैं। "ग्राफीन फिल्मों की तुलना में, एनजीएफ का एकीकरण सस्ता और अधिक स्थिर होगा," उन्होंने कहा।
हालांकि, NGF में गर्मी अपव्यय से परे कई उपयोग हैं। टीईएम छवियों में एक दिलचस्प विशेषता यह है कि एनजीएफ के कुछ हिस्से कार्बन मोटी की केवल कुछ परतें हैं। "उल्लेखनीय रूप से, ग्राफीन डोमेन की कई परतों की उपस्थिति पूरी फिल्म में दृश्यमान प्रकाश पारदर्शिता की पर्याप्त डिग्री सुनिश्चित करती है," देओका ने कहा। अनुसंधान टीम ने परिकल्पना की कि प्रवाहकीय, पारभासी एनजीएफ का उपयोग सौर कोशिकाओं के एक घटक के रूप में या नाइट्रोजन डाइऑक्साइड गैस का पता लगाने के लिए एक संवेदन सामग्री के रूप में किया जा सकता है। "हम एनजीएफ को उपकरणों में एकीकृत करने की योजना बनाते हैं ताकि यह एक बहुक्रियाशील सक्रिय सामग्री के रूप में कार्य कर सके," कोस्टा ने कहा।
अधिक जानकारी: गीतांजलि देकर एट अल।, वेफर-स्केल निकल पन्नी और उनके संरचनात्मक विश्लेषण, नैनो टेक्नोलॉजी (2020) पर नैनोमीटर-मोटी ग्रेफाइट फिल्मों की तेजी से विकास। Doi: 10.1088/1361-6528/aba712
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