최신 스마트 폰에서 강력한 전자 장치를 냉각시키는 것은 주요 과제가 될 수 있습니다. King Abdullah University of Science and Technology의 연구원들은 전자 장치에서 열을 소비하는 데 이상적인 탄소 재료를 만드는 빠르고 효율적인 방법을 개발했습니다. 이 다목적 재료는 가스 센서에서 태양 전지판에 이르기까지 다른 응용 분야를 찾을 수 있습니다.
많은 전자 장치는 흑연 필름을 사용하여 전자 구성 요소에 의해 생성 된 열을 수행하고 소비합니다. 흑연은 자연스러운 형태의 탄소이지만 전자 제품의 열 관리는 까다로운 응용 프로그램이며 종종 고품질 미크론 두께의 흑연 필름의 사용에 달려 있습니다. Pedro Costa의 실험실의 박사후 업체 인 Gitanjali Deokar는“그러나이 흑수 필름을 원료로 사용하는이 흑연 필름을 복잡하고 에너지 집약적으로 만드는 방법은 복잡하고 에너지 집약적입니다. 영화는 섭씨 3,200도까지 온도를 필요로하는 다단계 과정을 통해 제작되며 몇 미크론보다 더 얇은 필름을 생성 할 수 없습니다.
Deokar, Costa 및 동료들은 약 100 나노 미터 두께의 흑연 시트를 만들기위한 빠르고 에너지 효율적인 방법을 개발했습니다. 이 팀은 화학 증기 증착 (CVD)이라는 기술을 사용하여 니켈 포일에서 나노 미터 두께의 흑연 필름 (NGF)을 성장 시켰으며, 여기서 니켈은 열 메탄을 표면의 흑연으로 전환시키는 것을 촉진합니다. Deokar는“우리는 섭씨 900 도의 반응 온도에서 단 5 분 CVD 성장 단계에서 NGF를 달성했습니다.
NGF는 영역에서 최대 55cm2의 시트로 자랄 수 있으며 호일의 양쪽에서 자랄 수 있습니다. 폴리머지지 층이 필요하지 않고 제거하고 다른 표면으로 전달 될 수 있으며, 이는 단일 계층 그래 핀 필름으로 작업 할 때 일반적인 요구 사항입니다.
전자 현미경 전문가 인 Alessandro Genovese와 협력하여 팀은 NGF의 니켈 단면의 송전 전자 현미경 (TEM) 이미지를 얻었습니다. Costa는“흑연 필름과 니켈 포일 사이의 인터페이스를 관찰하는 것은 전례없는 성과 이며이 필름의 성장 메커니즘에 대한 추가 통찰력을 제공 할 것입니다.
NGF의 두께는 상업적으로 이용 가능한 미크론 두께 흑연 필름과 단일 층 그래 핀 사이에 떨어집니다. Costa는“NGF는 그래 핀과 산업 흑연 시트를 보완하여 층 탄소 필름의 무기고에 추가됩니다. 예를 들어, 유연성으로 인해 NGF는 현재 시장에 출시되기 시작한 유연한 휴대 전화의 열 관리에 사용될 수 있습니다. "그래 핀 필름과 비교할 때 NGF의 통합은 더 저렴하고 안정적 일 것"이라고 그는 덧붙였다.
그러나 NGF는 열 소산을 넘어서 많은 용도를 가지고 있습니다. TEM 이미지에서 강조된 흥미로운 특징은 NGF의 일부 부분이 탄소 두께 몇 층에 불과하다는 것입니다. Deoka는“놀랍게도, 다수의 그래 핀 도메인의 존재는 영화 전체에서 충분한 정도의 가시 광선 투명성을 보장한다. 연구팀은 전도성, 반투명 NGF가 태양 전지의 성분 또는 이산화 질소 가스를 검출하기위한 감지 물질로 사용될 수 있다고 가정했다. Costa는“우리는 NGF를 장치에 통합하여 다기능 활성 재료 역할을 할 수 있도록 계획합니다.
추가 정보 : Gitanjali Deokar et al., 웨이퍼 스케일 니켈 포일에서 나노 미터 두께의 흑연 필름의 빠른 성장 및 구조적 분석, 나노 기술 (2020). doi : 10.1088/1361-6528/ABA712
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