Penyejukan elektronik berkuasa tinggi dalam telefon pintar terkini boleh menjadi satu cabaran besar. Penyelidik di Universiti Sains dan Teknologi King Abdullah telah membangunkan kaedah yang pantas dan cekap untuk menghasilkan bahan karbon yang sesuai untuk menghilangkan haba daripada peranti elektronik. Bahan serba boleh ini boleh menemui aplikasi lain, daripada sensor gas hinggalah panel solar.
Banyak peranti elektronik menggunakan filem grafit untuk mengalirkan dan menghilangkan haba yang dihasilkan oleh komponen elektronik. Walaupun grafit merupakan bentuk semula jadi karbon, pengurusan haba dalam elektronik merupakan aplikasi yang mencabar dan selalunya bergantung pada penggunaan filem grafit setebal mikron yang berkualiti tinggi. “Walau bagaimanapun, kaedah pembuatan filem grafit ini menggunakan polimer sebagai bahan mentah adalah kompleks dan intensif tenaga,” jelas Gitanjali Deokar, seorang pasca doktoral di makmal Pedro Costa yang mengetuai kajian tersebut. Filem-filem ini dibuat melalui proses berbilang langkah yang memerlukan suhu sehingga 3,200 darjah Celsius dan tidak dapat menghasilkan filem yang lebih nipis daripada beberapa mikron.
Deokar, Costa dan rakan-rakan mereka telah membangunkan kaedah yang pantas dan cekap tenaga untuk membuat kepingan grafit setebal kira-kira 100 nanometer. Pasukan itu menggunakan teknik yang dipanggil pemendapan wap kimia (CVD) untuk menumbuhkan filem grafit (NGF) setebal nanometer pada kerajang nikel, di mana nikel memangkinkan penukaran metana panas kepada grafit pada permukaannya. "Kami mencapai NGF hanya dalam langkah pertumbuhan CVD selama 5 minit pada suhu tindak balas 900 darjah Celsius," kata Deokar.
NGF boleh tumbuh menjadi kepingan sehingga 55 cm2 luasnya dan tumbuh di kedua-dua belah kerajang. Ia boleh ditanggalkan dan dipindahkan ke permukaan lain tanpa memerlukan lapisan sokongan polimer, yang merupakan keperluan biasa apabila bekerja dengan filem grafena lapisan tunggal.
Bekerjasama dengan pakar mikroskopi elektron Alessandro Genovese, pasukan itu memperoleh imej mikroskopi elektron penghantaran (TEM) bagi keratan rentas NGF pada nikel. "Memerhatikan antara muka antara filem grafit dan kerajang nikel merupakan pencapaian yang belum pernah terjadi sebelumnya dan akan memberikan pandangan tambahan tentang mekanisme pertumbuhan filem-filem ini," kata Costa.
Ketebalan NGF berada di antara filem grafit setebal mikron yang tersedia secara komersial dan grafen satu lapisan. “NGF melengkapi grafen dan kepingan grafit perindustrian, menambah kepada gudang filem karbon berlapis,” kata Costa. Contohnya, disebabkan oleh fleksibilitinya, NGF boleh digunakan untuk pengurusan haba dalam telefon bimbit fleksibel yang kini mula muncul di pasaran. “Berbanding dengan filem grafen, penyepaduan NGF akan menjadi lebih murah dan lebih stabil,” tambahnya.
Walau bagaimanapun, NGF mempunyai banyak kegunaan melangkaui pelesapan haba. Satu ciri menarik yang ditonjolkan dalam imej TEM ialah beberapa bahagian NGF hanya setebal beberapa lapisan karbon. "Hebatnya, kehadiran berbilang lapisan domain grafena memastikan tahap ketelusan cahaya yang boleh dilihat yang mencukupi di seluruh filem," kata Deoka. Pasukan penyelidikan membuat hipotesis bahawa NGF konduktif dan lut sinar boleh digunakan sebagai komponen sel suria atau sebagai bahan penderia untuk mengesan gas nitrogen dioksida. "Kami merancang untuk mengintegrasikan NGF ke dalam peranti supaya ia boleh bertindak sebagai bahan aktif pelbagai fungsi," kata Costa.
Maklumat lanjut: Gitanjali Deokar et al., Pertumbuhan pesat filem grafit setebal nanometer pada kerajang nikel skala wafer dan analisis strukturnya, Nanoteknologi (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Jika anda menemui kesalahan taip, ketidaktepatan atau ingin mengemukakan permintaan untuk mengedit kandungan pada halaman ini, sila gunakan borang ini. Untuk soalan umum, sila gunakan borang hubungan kami. Untuk maklum balas umum, gunakan bahagian komen awam di bawah (ikut arahan).
Pendapat anda penting bagi kami. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh jumlah mesej yang tinggi, kami tidak dapat menjamin respons yang diperibadikan.
Alamat e-mel anda hanya digunakan untuk memberitahu penerima siapa yang menghantar e-mel tersebut. Alamat anda mahupun alamat penerima tidak akan digunakan untuk tujuan lain. Maklumat yang anda masukkan akan muncul dalam e-mel anda dan tidak akan disimpan oleh Phys.org dalam apa jua bentuk.
Terima kemas kini mingguan dan/atau harian dalam peti masuk anda. Anda boleh berhenti melanggan pada bila-bila masa dan kami tidak akan sekali-kali berkongsi butiran anda dengan pihak ketiga.
Kami menjadikan kandungan kami mudah diakses oleh semua orang. Pertimbangkan untuk menyokong misi Science X dengan akaun premium.
Masa siaran: 05-Sep-2024