გრაფიტის ფურცლები ახალი თაობის სმარტფონებს გაგრილების შენარჩუნებაში ეხმარება

უახლეს სმარტფონებში მძლავრი ელექტრონიკის გაგრილება შეიძლება სერიოზულ გამოწვევად იქცეს. მეფე აბდულას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს სწრაფი და ეფექტური მეთოდი ნახშირბადის მასალების შესაქმნელად, რომლებიც იდეალურია ელექტრონული მოწყობილობებიდან სითბოს გასაფანტად. ამ მრავალმხრივ მასალას სხვა გამოყენებაც შეუძლია, გაზის სენსორებიდან დაწყებული მზის პანელებით დამთავრებული.
ბევრი ელექტრონული მოწყობილობა იყენებს გრაფიტის ფირფიტებს ელექტრონული კომპონენტების მიერ წარმოქმნილი სითბოს გასატარებლად და გასაფანტად. მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტი ნახშირბადის ბუნებრივი ფორმაა, ელექტრონიკაში თერმული მართვა მომთხოვნი გამოყენებაა და ხშირად დამოკიდებულია მაღალი ხარისხის მიკრონის სისქის გრაფიტის ფირფიტების გამოყენებაზე. „თუმცა, ამ გრაფიტის ფირფიტების დამზადების მეთოდი პოლიმერების, როგორც ნედლეულის გამოყენებით, რთული და ენერგომოხმარებელია“, - განმარტავს გიტანჯალი დეოკარი, პედრო კოსტას ლაბორატორიის პოსტდოქტორანტი, რომელიც ხელმძღვანელობდა კვლევას. ფირფიტები მზადდება მრავალსაფეხურიანი პროცესით, რომელიც მოითხოვს 3200 გრადუს ცელსიუსამდე ტემპერატურას და ვერ წარმოქმნის რამდენიმე მიკრონზე თხელი ფირფიტებს.
დეოკარმა, კოსტამ და მათმა კოლეგებმა შეიმუშავეს სწრაფი და ენერგოეფექტური მეთოდი დაახლოებით 100 ნანომეტრის სისქის გრაფიტის ფურცლების დასამზადებლად. გუნდმა გამოიყენა ტექნიკა, რომელსაც ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD) ეწოდება ნიკელის ფოლგაზე ნანომეტრის სისქის გრაფიტის ფირების (NGF) გასაზრდელად, სადაც ნიკელი ახდენს ცხელი მეთანის გრაფიტად გარდაქმნის კატალიზებას მის ზედაპირზე. „ჩვენ მივაღწიეთ NGF-ს სულ რაღაც 5-წუთიან CVD ზრდის ეტაპზე 900 გრადუსი ცელსიუსის რეაქციის ტემპერატურაზე“, - თქვა დეოკარმა.
NGF-ს შეუძლია 55 სმ2 ფართობის ფურცლებად გადაქცევა და ფოლგის ორივე მხარეს ზრდა. მისი მოშორება და სხვა ზედაპირებზე გადატანა შესაძლებელია პოლიმერული საყრდენი ფენის გარეშე, რაც ერთშრიან გრაფენის ფირებთან მუშაობისას გავრცელებული მოთხოვნაა.
ელექტრონული მიკროსკოპიის ექსპერტ ალესანდრო ჯენოვეზესთან თანამშრომლობით, გუნდმა ნიკელზე NGF-ის განივი კვეთის გამტარი ელექტრონული მიკროსკოპიის (TEM) სურათები მიიღო. „გრაფიტის ფირებსა და ნიკელის ფოლგას შორის ინტერფეისის დაკვირვება უპრეცედენტო მიღწევაა და ამ ფირფიტების ზრდის მექანიზმის შესახებ დამატებით ინფორმაციას მოგვცემს“, - თქვა კოსტამ.
NGF-ის სისქე კომერციულად ხელმისაწვდომ მიკრონის სისქის გრაფიტის ფირებსა და ერთშრიან გრაფენს შორის მერყეობს. „NGF ავსებს გრაფენისა და სამრეწველო გრაფიტის ფურცლებს, რითაც ავსებს ფენიანი ნახშირბადის ფირების არსენალს“, - თქვა კოსტამ. მაგალითად, მისი მოქნილობის გამო, NGF შეიძლება გამოყენებულ იქნას თერმული მართვისთვის მოქნილ მობილურ ტელეფონებში, რომლებიც ახლა იწყებენ ბაზარზე გამოჩენას. „გრაფენის ფირებთან შედარებით, NGF-ის ინტეგრაცია უფრო იაფი და სტაბილური იქნება“, - დასძინა მან.
თუმცა, NGF-ს სითბოს გაფრქვევის გარდა მრავალი გამოყენება აქვს. TEM სურათებში ხაზგასმული საინტერესო მახასიათებელია ის, რომ NGF-ის ზოგიერთი ნაწილი ნახშირბადის მხოლოდ რამდენიმე ფენის სისქისაა. „აღსანიშნავია, რომ გრაფენის დომენების მრავალი ფენის არსებობა უზრუნველყოფს ხილული სინათლის გამჭვირვალობის საკმარის ხარისხს მთელ ფენაში“, - თქვა დეოკამ. კვლევითმა ჯგუფმა გამოთქვა ჰიპოთეზა, რომ გამტარი, გამჭვირვალე NGF შეიძლება გამოყენებულ იქნას მზის უჯრედების კომპონენტად ან აზოტის დიოქსიდის გაზის აღმოსაჩენად სენსორულ მასალად. „ჩვენ ვგეგმავთ NGF-ის ინტეგრირებას მოწყობილობებში ისე, რომ მან იმოქმედოს, როგორც მრავალფუნქციურმა აქტიურმა მასალამ“, - თქვა კოსტამ.
დამატებითი ინფორმაცია: გიტანჯალი დეოკარი და სხვ., ნანომეტრის სისქის გრაფიტის ფირების სწრაფი ზრდა ვაფლის მასშტაბის ნიკელის ფოლგაზე და მათი სტრუქტურული ანალიზი, ნანოტექნოლოგია (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
თუ ამ გვერდზე წააწყდებით შეცდომას, უზუსტობას ან გსურთ მოთხოვნის წარდგენა კონტენტის რედაქტირების შესახებ, გთხოვთ, გამოიყენოთ ეს ფორმა. ზოგადი კითხვებისთვის, გთხოვთ, გამოიყენოთ ჩვენი საკონტაქტო ფორმა. ზოგადი გამოხმაურებისთვის გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული საჯარო კომენტარების განყოფილება (მიჰყევით ინსტრუქციებს).
თქვენი აზრი ჩვენთვის მნიშვნელოვანია. თუმცა, შეტყობინებების დიდი მოცულობის გამო, ჩვენ არ შეგვიძლია გარანტია მივცეთ პერსონალიზებულ პასუხს.
თქვენი ელექტრონული ფოსტის მისამართი გამოიყენება მხოლოდ მიმღებებისთვის ელფოსტის გამოგზავნის შესახებ ინფორმაციის მისაწოდებლად. არც თქვენი და არც მიმღების მისამართი არ იქნება გამოყენებული სხვა მიზნებისთვის. თქვენს მიერ შეყვანილი ინფორმაცია გამოჩნდება თქვენს ელფოსტაში და Phys.org-ის მიერ არ იქნება შენახული რაიმე ფორმით.
მიიღეთ ყოველკვირეული და/ან ყოველდღიური განახლებები თქვენს ელ. ფოსტაზე. შეგიძლიათ გამოწერის გაუქმება ნებისმიერ დროს და ჩვენ არასდროს გავუზიარებთ თქვენს მონაცემებს მესამე პირებს.
ჩვენი კონტენტი ყველასთვის ხელმისაწვდომს ხდის. განიხილეთ Science X-ის მისიის მხარდაჭერა პრემიუმ ანგარიშით.