Охлаждение мощной электроники в новейших смартфонах может представлять собой серьезную проблему. Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы разработали быстрый и эффективный метод создания углеродных материалов, идеально подходящих для рассеивания тепла от электронных устройств. Этот универсальный материал может найти и другие применения, от газовых датчиков до солнечных батарей.
Во многих электронных устройствах для проведения и рассеивания тепла, выделяемого электронными компонентами, используются графитовые пленки. Хотя графит является природной формой углерода, управление тепловыми процессами в электронике — сложная задача, часто требующая использования высококачественных графитовых пленок толщиной в несколько микрон. «Однако метод изготовления таких графитовых пленок с использованием полимеров в качестве сырья сложен и энергоемок», — объясняет Гитанджали Деокар, научный сотрудник лаборатории Педро Косты, возглавлявшая эту работу. Пленки изготавливаются в несколько этапов, требующих температур до 3200 градусов Цельсия, и не позволяют получить пленки тоньше нескольких микрон.
Деокар, Коста и их коллеги разработали быстрый и энергоэффективный метод получения графитовых листов толщиной около 100 нанометров. Команда использовала метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) для выращивания нанометровых графитовых пленок (NGF) на никелевой фольге, где никель катализирует превращение горячего метана в графит на своей поверхности. «Мы получили NGF всего за 5 минут на этапе CVD-роста при температуре реакции 900 градусов Цельсия», — сказал Деокар.
NGF может образовывать листы площадью до 55 см² и расти с обеих сторон фольги. Его можно удалять и переносить на другие поверхности без необходимости использования полимерного опорного слоя, что является распространенным требованием при работе с однослойными графеновыми пленками.
Работая с экспертом по электронной микроскопии Алессандро Дженовезе, команда получила изображения поперечных сечений NGF на никелевой подложке с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). «Наблюдение границы раздела между графитовыми пленками и никелевой фольгой — это беспрецедентное достижение, которое позволит получить дополнительные сведения о механизме роста этих пленок», — сказал Коста.
Толщина NGF находится между коммерчески доступными микротонными графитовыми пленками и однослойным графеном. «NGF дополняет графен и промышленные графитовые листы, расширяя арсенал слоистых углеродных пленок», — сказал Коста. Например, благодаря своей гибкости, NGF можно использовать для управления тепловыми процессами в гибких мобильных телефонах, которые сейчас начинают появляться на рынке. «По сравнению с графеновыми пленками, интеграция NGF будет дешевле и стабильнее», — добавил он.
Однако NGF имеет множество применений, помимо рассеивания тепла. Интересной особенностью, отмеченной на изображениях TEM, является то, что некоторые части NGF состоят всего из нескольких слоев углерода. «Примечательно, что наличие нескольких слоев графеновых доменов обеспечивает достаточную степень прозрачности для видимого света по всей пленке», — сказал Деока. Исследовательская группа предположила, что проводящий, полупрозрачный NGF может быть использован в качестве компонента солнечных элементов или в качестве сенсорного материала для обнаружения диоксида азота. «Мы планируем интегрировать NGF в устройства, чтобы он мог выступать в качестве многофункционального активного материала», — сказал Коста.
Дополнительная информация: Gitanjali Deokar et al., Быстрый рост нанометровых графитовых пленок на никелевой фольге в масштабе пластины и их структурный анализ, Нанотехнологии (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Если вы обнаружили опечатку, неточность или хотите внести изменения в текст на этой странице, пожалуйста, воспользуйтесь этой формой. Для общих вопросов используйте нашу контактную форму. Для обратной связи используйте раздел комментариев ниже (следуйте инструкциям).
Ваше мнение важно для нас. Однако из-за большого количества сообщений мы не можем гарантировать персонализированный ответ.
Ваш адрес электронной почты используется только для того, чтобы сообщить получателям, кто отправил письмо. Ни ваш адрес, ни адрес получателя не будут использоваться для каких-либо других целей. Введенная вами информация будет отображаться в вашем электронном письме и не будет храниться Phys.org ни в какой форме.
Получайте еженедельные и/или ежедневные обновления на свою электронную почту. Вы можете отписаться в любое время, и мы никогда не будем передавать ваши данные третьим лицам.
Мы делаем наш контент доступным для всех. Пожалуйста, рассмотрите возможность поддержать миссию Science X, оформив премиум-аккаунт.
Дата публикации: 05.09.2024