A legújabb okostelefonok nagy teljesítményű elektronikájának hűtése komoly kihívást jelenthet. A King Abdullah Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói egy gyors és hatékony módszert fejlesztettek ki széntartalmú anyagok előállítására, amelyek ideálisak az elektronikus eszközök hőjének elvezetésére. Ez a sokoldalú anyag más alkalmazásokat is találhat, a gázérzékelőktől a napelemekig.
Sok elektronikus eszköz grafitfilmeket használ az elektronikus alkatrészek által termelt hő elvezetésére és elvezetésére. Bár a grafit a szén természetes formája, az elektronika hőszabályozása igényes alkalmazás, és gyakran a kiváló minőségű, mikron vastagságú grafitfilmek használatától függ. „Azonban ezeknek a grafitfilmeknek a polimerekből, mint alapanyagokból történő előállítási módja összetett és energiaigényes” – magyarázza Gitanjali Deokar, Pedro Costa laboratóriumának posztdoktora, aki a munkát vezette. A filmeket egy többlépéses folyamaton keresztül állítják elő, amely akár 3200 Celsius-fokos hőmérsékletet is igényel, és nem lehet néhány mikronnál vékonyabb filmeket előállítani.
Deokar, Costa és kollégáik egy gyors és energiahatékony módszert fejlesztettek ki körülbelül 100 nanométer vastag grafitlemezek előállítására. A csapat egy kémiai gőzfázisú leválasztásnak (CVD) nevezett technikát alkalmazott nanométer vastag grafitfilmek (NGF) növesztésére nikkelfóliára, ahol a nikkel katalizálja a forró metán grafittá alakulását a felületén. „Mindössze egy 5 perces CVD növekedési lépésben, 900 Celsius-fokos reakcióhőmérsékleten értük el az NGF-et” – mondta Deokar.
Az NGF akár 55 cm2-es lemezekké is növekedhet, és a fólia mindkét oldalán növekedhet. Eltávolítható és más felületekre átvihető polimer tartóréteg nélkül, ami gyakori követelmény az egyrétegű grafénfilmekkel végzett munka során.
Alessandro Genovese elektronmikroszkópos szakértővel együttműködve a csapat transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) képeket készített az NGF nikkelen történő keresztmetszetéről. „A grafitfilmek és a nikkelfólia közötti határfelület megfigyelése példátlan eredmény, és további betekintést nyújt majd ezen filmek növekedési mechanizmusába” – mondta Costa.
Az NGF vastagsága a kereskedelmi forgalomban kapható mikron vastagságú grafitfilmek és az egyrétegű grafén közé esik. „Az NGF kiegészíti a grafént és az ipari grafitlemezeket, bővítve a réteges szénfilmek arzenálját” – mondta Costa. Például rugalmasságának köszönhetően az NGF felhasználható hőszabályozásra a piacon most megjelenő rugalmas mobiltelefonokban. „A grafénfilmekhez képest az NGF integrációja olcsóbb és stabilabb lesz” – tette hozzá.
Az NGF-nek azonban a hőelvezetésen túl is számos felhasználási módja van. A TEM-képeken kiemelt érdekes jellemző, hogy az NGF egyes részei mindössze néhány szénréteg vastagságúak. „Figyelemre méltó, hogy a graféndomének több rétegének jelenléte biztosítja a látható fény megfelelő mértékű átlátszóságát a film teljes felületén” – mondta Deoka. A kutatócsoport azt feltételezte, hogy a vezetőképes, áttetsző NGF napelemek alkotóelemeként vagy nitrogén-dioxid gáz detektálására szolgáló érzékelőanyagként használható. „Azt tervezzük, hogy az NGF-et integráljuk eszközökbe, hogy multifunkcionális aktív anyagként működhessen” – mondta Costa.
További információk: Gitanjali Deokar et al., Nanométer vastag grafitfilmek gyors növekedése ostyaméretű nikkelfólián és szerkezeti elemzésük, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Ha elgépelést, pontatlanságot talál, vagy szeretne szerkesztési kérelmet benyújtani ezen az oldalon, kérjük, használja ezt az űrlapot. Általános kérdések esetén kérjük, használja a kapcsolatfelvételi űrlapunkat. Általános visszajelzéshez használja az alábbi nyilvános hozzászólások részt (kövesse az utasításokat).
A véleményed fontos számunkra. Az üzenetek nagy száma miatt azonban nem tudjuk garantálni a személyre szabott választ.
Az e-mail címedet csak arra használjuk, hogy megtudjuk, ki küldte az e-mailt. Sem az Ön címét, sem a címzett címét semmilyen más célra nem használjuk fel. A megadott információk megjelennek az e-mailedben, és a Phys.org semmilyen formában nem tárolja azokat.
Kapjon heti és/vagy napi frissítéseket a postaládájába. Bármikor leiratkozhat, és soha nem osztjuk meg adatait harmadik felekkel.
Tartalmainkat mindenki számára elérhetővé tesszük. Fontolja meg a Science X küldetésének támogatását egy prémium fiókkal.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 5.