Jaunāko viedtālruņu jaudīgās elektronikas dzesēšana var būt liels izaicinājums. Karaļa Abdullahas Zinātnes un tehnoloģiju universitātes pētnieki ir izstrādājuši ātru un efektīvu metodi oglekļa materiālu radīšanai, kas ir ideāli piemēroti siltuma izkliedēšanai no elektroniskām ierīcēm. Šim daudzpusīgajam materiālam var atrast citus pielietojumus, sākot no gāzes sensoriem līdz saules paneļiem.
Daudzas elektroniskas ierīces izmanto grafīta plēves, lai vadītu un izkliedētu elektronisko komponentu radīto siltumu. Lai gan grafīts ir dabiska oglekļa forma, termoregulācija elektronikā ir prasīgs pielietojums un bieži vien ir atkarīga no augstas kvalitātes mikronu biezu grafīta plēvju izmantošanas. "Tomēr šo grafīta plēvju izgatavošanas metode, izmantojot polimērus kā izejvielas, ir sarežģīta un energoietilpīga," skaidro Gitanjali Deokars, pēcdotorants Pedro Kostas laboratorijā, kurš vadīja darbu. Plēves tiek izgatavotas daudzpakāpju procesā, kam nepieciešama temperatūra līdz 3200 grādiem pēc Celsija, un ar to nevar iegūt plēves, kas ir plānākas par dažiem mikroniem.
Deokars, Kosta un viņu kolēģi ir izstrādājuši ātru un energoefektīvu metodi aptuveni 100 nanometru biezu grafīta loksņu izgatavošanai. Komanda izmantoja metodi, ko sauc par ķīmisko tvaiku uzklāšanu (CVD), lai uz niķeļa folijas izaudzētu nanometru biezas grafīta plēves (NGF), kur niķelis katalizē karstā metāna pārvēršanu grafītā uz tās virsmas. "Mēs panācām NGF tikai 5 minūšu CVD audzēšanas posmā 900 grādu pēc Celsija reakcijas temperatūrā," sacīja Deokars.
NGF var izaugt līdz 55 cm2 platībā un augt abās folijas pusēs. To var noņemt un pārvietot uz citām virsmām, neizmantojot polimēru atbalsta slāni, kas ir izplatīta prasība, strādājot ar viena slāņa grafēna plēvēm.
Sadarbojoties ar elektronmikroskopijas ekspertu Alesandro Dženovesi, komanda ieguva transmisijas elektronmikroskopijas (TEM) attēlus, kuros attēloti NGF šķērsgriezumi uz niķeļa. "Grafīta plēvju un niķeļa folijas saskarnes novērošana ir nepieredzēts sasniegums, un tas sniegs papildu ieskatu šo plēvju augšanas mehānismā," sacīja Kosta.
NGF biezums ir starp komerciāli pieejamajām mikronu biezajām grafīta plēvēm un vienslāņa grafēnu. "NGF papildina grafēnu un rūpnieciskās grafīta loksnes, papildinot slāņveida oglekļa plēvju arsenālu," sacīja Kosta. Piemēram, pateicoties tā elastībai, NGF var izmantot termiskai pārvaldībai elastīgos mobilajos tālruņos, kas tagad sāk parādīties tirgū. "Salīdzinot ar grafēna plēvēm, NGF integrācija būs lētāka un stabilāka," viņš piebilda.
Tomēr NGF ir daudz pielietojumu, ne tikai siltuma izkliede. Interesanta iezīme, kas izcelta TEM attēlos, ir tā, ka dažas NGF daļas ir tikai dažu oglekļa slāņu biezumā. "Ievērojami, ka vairāku grafēna domēnu slāņu klātbūtne nodrošina pietiekamu redzamās gaismas caurlaidību visā plēvē," sacīja Deoka. Pētnieku komanda izvirzīja hipotēzi, ka vadošo, caurspīdīgo NGF varētu izmantot kā saules bateriju sastāvdaļu vai kā sensoru materiālu slāpekļa dioksīda gāzes noteikšanai. "Mēs plānojam integrēt NGF ierīcēs, lai tas varētu darboties kā daudzfunkcionāls aktīvs materiāls," sacīja Kosta.
Papildinformācija: Gitanjali Deokar et al., Nanometru biezu grafīta plēvju strauja augšana uz vafeļu mēroga niķeļa folijas un to strukturālā analīze, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Ja pamanāt drukas kļūdu, neprecizitāti vai vēlaties iesniegt pieprasījumu rediģēt saturu šajā lapā, lūdzu, izmantojiet šo veidlapu. Vispārīgiem jautājumiem, lūdzu, izmantojiet mūsu kontaktformu. Vispārīgām atsauksmēm izmantojiet tālāk redzamo publisko komentāru sadaļu (izpildiet norādījumus).
Jūsu viedoklis mums ir svarīgs. Tomēr, ņemot vērā lielo ziņojumu skaitu, mēs nevaram garantēt personalizētu atbildi.
Jūsu e-pasta adrese tiek izmantota tikai, lai paziņotu adresātiem, kas nosūtīja e-pastu. Ne jūsu adrese, ne adresāta adrese netiks izmantota nekādiem citiem mērķiem. Jūsu ievadītā informācija tiks parādīta jūsu e-pastā un Phys.org to nekādā veidā nesaglabās.
Saņemiet iknedēļas un/vai ikdienas atjauninājumus savā iesūtnē. Jūs varat jebkurā laikā atteikties no abonēšanas, un mēs nekad neizpaudīsim jūsu datus trešajām personām.
Mūsu saturs ir pieejams ikvienam. Apsveriet iespēju atbalstīt Science X misiju, izveidojot Premium kontu.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 5. septembris