ग्राफाइट शीट्स नवीन पिढीच्या स्मार्टफोन्सना थंड ठेवण्यास मदत करतात.

नवीनतम स्मार्टफोन्समधील शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक्सला थंड करणे हे एक मोठे आव्हान असू शकते. किंग अब्दुल्ला विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठातील संशोधकांनी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमधून उष्णता बाहेर टाकण्यासाठी आदर्श असलेले कार्बन साहित्य तयार करण्याची एक जलद आणि कार्यक्षम पद्धत विकसित केली आहे. या बहुगुणी साहित्याचा उपयोग गॅस सेन्सर्सपासून ते सौर पॅनेलपर्यंत इतर अनेक ठिकाणी होऊ शकतो.
अनेक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये, इलेक्ट्रॉनिक घटकांमधून निर्माण होणारी उष्णता वाहून नेण्यासाठी आणि विसर्जित करण्यासाठी ग्रॅफाइट फिल्म्सचा वापर केला जातो. ग्रॅफाइट हे कार्बनचे नैसर्गिक स्वरूप असले तरी, इलेक्ट्रॉनिक्समधील औष्णिक व्यवस्थापन हे एक आव्हानात्मक क्षेत्र आहे आणि ते अनेकदा उच्च-गुणवत्तेच्या, मायक्रॉन-जाड ग्रॅफाइट फिल्म्सच्या वापरावर अवलंबून असते. "मात्र, पॉलिमरचा कच्चा माल म्हणून वापर करून या ग्रॅफाइट फिल्म्स बनवण्याची पद्धत गुंतागुंतीची आणि ऊर्जा-खर्चिक आहे," असे या कामाचे नेतृत्व करणाऱ्या पेड्रो कोस्टा यांच्या प्रयोगशाळेतील पोस्टडॉक्टरल संशोधक गीतांजली देवकर स्पष्ट करतात. या फिल्म्स एका बहु-टप्प्यांच्या प्रक्रियेद्वारे बनवल्या जातात, ज्यासाठी ३,२०० अंश सेल्सिअसपर्यंत तापमानाची आवश्यकता असते आणि या प्रक्रियेतून काही मायक्रॉनपेक्षा पातळ फिल्म्स तयार करता येत नाहीत.
देवकर, कोस्टा आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सुमारे १०० नॅनोमीटर जाडीचे ग्रॅफाइट पत्रे बनवण्यासाठी एक जलद आणि ऊर्जा-कार्यक्षम पद्धत विकसित केली आहे. या संघाने निकेल फॉइलवर नॅनोमीटर-जाडीचे ग्रॅफाइट थर (NGFs) वाढवण्यासाठी केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन (CVD) नावाच्या तंत्राचा वापर केला, जिथे निकेल त्याच्या पृष्ठभागावर उष्ण मिथेनचे ग्रॅफाइटमध्ये रूपांतर करण्यासाठी उत्प्रेरक म्हणून काम करते. देवकर म्हणाले, “आम्ही ९०० अंश सेल्सिअसच्या अभिक्रिया तापमानात केवळ ५ मिनिटांच्या CVD वाढीच्या टप्प्यात NGF मिळवले.”
NGF ५५ चौरस सेंटीमीटर क्षेत्रफळापर्यंतच्या पत्र्यांमध्ये वाढू शकते आणि फॉइलच्या दोन्ही बाजूंवर पसरू शकते. पॉलिमर सपोर्ट लेयरच्या गरजेशिवाय ते काढून इतर पृष्ठभागांवर स्थानांतरित केले जाऊ शकते, जी एकल-स्तरीय ग्राफीन फिल्म्ससोबत काम करताना एक सामान्य आवश्यकता असते.
इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी तज्ञ अलेसँड्रो जेनोवेसे यांच्यासोबत काम करून, टीमने निकेलवरील NGF च्या क्रॉस-सेक्शनच्या ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (TEM) प्रतिमा मिळवल्या. “ग्राफाइट फिल्म्स आणि निकेल फॉइल यांच्यातील इंटरफेसचे निरीक्षण करणे ही एक अभूतपूर्व कामगिरी आहे आणि यामुळे या फिल्म्सच्या वाढीच्या यंत्रणेबद्दल अधिक माहिती मिळेल,” असे कोस्टा म्हणाले.
एनजीएफची जाडी व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या मायक्रॉन-जाडीच्या ग्रॅफाइट फिल्म्स आणि सिंगल-लेयर ग्रॅफीनच्या दरम्यान येते. “एनजीएफ हे ग्रॅफीन आणि औद्योगिक ग्रॅफाइट शीट्सना पूरक आहे, ज्यामुळे स्तरित कार्बन फिल्म्सच्या शस्त्रागारात भर पडते,” असे कोस्टा म्हणाले. उदाहरणार्थ, त्याच्या लवचिकतेमुळे, एनजीएफचा वापर आता बाजारात येऊ लागलेल्या लवचिक मोबाईल फोन्समध्ये थर्मल मॅनेजमेंटसाठी केला जाऊ शकतो. “ग्रॅफीन फिल्म्सच्या तुलनेत, एनजीएफचे एकत्रीकरण स्वस्त आणि अधिक स्थिर असेल,” असेही ते म्हणाले.
तथापि, उष्णता विसर्जनापलीकडेही NGF चे अनेक उपयोग आहेत. TEM प्रतिमांमध्ये ठळकपणे दिसणारे एक मनोरंजक वैशिष्ट्य म्हणजे NGF चे काही भाग कार्बनच्या केवळ काही थरांइतके जाड आहेत. “विशेष म्हणजे, ग्राफीन डोमेन्सच्या अनेक थरांच्या उपस्थितीमुळे संपूर्ण फिल्ममध्ये दृश्य प्रकाशाची पुरेशी पारदर्शकता सुनिश्चित होते,” असे देवका म्हणाले. संशोधक संघाने असा अंदाज वर्तवला आहे की, प्रवाहकीय, अर्धपारदर्शक NGF चा उपयोग सौर पेशींचा (solar cells) एक घटक म्हणून किंवा नायट्रोजन डायऑक्साइड वायू शोधण्यासाठी संवेदन सामग्री (sensing material) म्हणून केला जाऊ शकतो. “आम्ही NGF ला उपकरणांमध्ये समाकलित करण्याची योजना आखत आहोत, जेणेकरून ते एक बहुकार्यात्मक सक्रिय सामग्री (multifunctional active material) म्हणून काम करू शकेल,” असे कोस्टा म्हणाले.
अधिक माहिती: गीतांजली देवकर आणि इतर, वेफर-स्केल निकेल फॉइलवर नॅनोमीटर-जाडीच्या ग्रॅफाइट फिल्म्सची जलद वाढ आणि त्यांचे संरचनात्मक विश्लेषण, नॅनोटेक्नॉलॉजी (२०२०). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
या पानावर तुम्हाला टंकलेखनातील चूक, अशुद्धता आढळल्यास किंवा मजकूर संपादित करण्याची विनंती करायची असल्यास, कृपया हा फॉर्म वापरा. ​​सर्वसाधारण प्रश्नांसाठी, कृपया आमचा संपर्क फॉर्म वापरा. ​​सर्वसाधारण अभिप्रायासाठी, खालील सार्वजनिक टिप्पणी विभाग वापरा (सूचनांचे पालन करा).
तुमचे मत आमच्यासाठी महत्त्वाचे आहे. तथापि, मोठ्या संख्येने संदेश येत असल्यामुळे, आम्ही वैयक्तिक प्रतिसाद देण्याची हमी देऊ शकत नाही.
तुमचा ईमेल पत्ता फक्त प्राप्तकर्त्यांना ईमेल कोणी पाठवला आहे हे कळवण्यासाठी वापरला जातो. तुमचा किंवा प्राप्तकर्त्याचा पत्ता इतर कोणत्याही कारणासाठी वापरला जाणार नाही. तुम्ही प्रविष्ट केलेली माहिती तुमच्या ईमेलमध्ये दिसेल आणि Phys.org द्वारे ती कोणत्याही स्वरूपात संग्रहित केली जाणार नाही.
तुमच्या इनबॉक्समध्ये साप्ताहिक आणि/किंवा दैनिक अपडेट्स मिळवा. तुम्ही कधीही सदस्यत्व रद्द करू शकता आणि आम्ही तुमची माहिती तृतीय पक्षांसोबत कधीही शेअर करणार नाही.
आम्ही आमची सामग्री सर्वांसाठी उपलब्ध करून देतो. प्रीमियम खाते घेऊन सायन्स एक्सच्या ध्येयाला पाठिंबा देण्याचा विचार करा.