Охлаждение мощной электроники в новейших смартфонах может быть непростой задачей. Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы разработали быстрый и эффективный метод создания углеродных материалов, идеально подходящих для отвода тепла от электронных устройств. Этот универсальный материал может найти и другие применения — от газовых датчиков до солнечных панелей.
Во многих электронных устройствах графитовые плёнки используются для отвода и рассеивания тепла, генерируемого электронными компонентами. Хотя графит — это природная форма углерода, терморегулирование в электронике — сложная задача, часто требующая использования высококачественных графитовых плёнок микронной толщины. «Однако метод изготовления этих графитовых плёнок с использованием полимеров в качестве сырья сложен и энергоёмок», — объясняет Гитанджали Деокар, постдок в лаборатории Педро Косты, руководившая исследованием. Производство плёнок осуществляется в ходе многоэтапного процесса, требующего температур до 3200 градусов Цельсия, и не позволяет получать плёнки тоньше нескольких микрон.
Деокар, Коста и их коллеги разработали быстрый и энергоэффективный метод получения графитовых листов толщиной около 100 нанометров. Команда использовала технологию химического осаждения из газовой фазы (CVD) для выращивания графитовых плёнок (NGF) нанометровой толщины на никелевой фольге, где никель катализирует превращение горячего метана в графит на её поверхности. «Мы добились NGF всего за 5 минут, затрачиваемых на выращивание методом CVD при температуре реакции 900 градусов Цельсия», — сказал Деокар.
NGF может формироваться в листы площадью до 55 см² и расти на обеих сторонах фольги. Его можно извлекать и переносить на другие поверхности без необходимости использования полимерного подложечного слоя, что является обычным требованием при работе с однослойными графеновыми пленками.
Работая с экспертом по электронной микроскопии Алессандро Дженовезе, команда получила изображения поперечного сечения NGF на никеле, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). «Наблюдение за границей раздела между графитовыми плёнками и никелевой фольгой — беспрецедентное достижение, которое позволит лучше понять механизм роста этих плёнок», — сказал Коста.
Толщина NGF находится между коммерчески доступными графитовыми плёнками микронной толщины и однослойным графеном. «NGF дополняет графен и промышленные графитовые листы, расширяя арсенал слоистых углеродных плёнок», — сказал Коста. Например, благодаря своей гибкости, NGF может использоваться для терморегулирования в гибких мобильных телефонах, которые сейчас начинают появляться на рынке. «По сравнению с графеновыми плёнками, внедрение NGF будет дешевле и стабильнее», — добавил он.
Однако NGF имеет множество применений, помимо рассеивания тепла. Интересной особенностью, выявленной на ПЭМ-изображениях, является то, что некоторые участки NGF состоят всего из нескольких слоёв углерода. «Примечательно, что наличие нескольких слоёв графеновых доменов обеспечивает достаточную степень прозрачности для видимого света по всей длине плёнки», — сказал Деока. Исследовательская группа выдвинула гипотезу, 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 действовать как многофункциональный активный материал», — сказал Коста.
Дополнительная информация: Гитанджали Деокар и др., Быстрый рост графитовых плёнок нанометровой толщины на никелевой фольге в масштабе пластины и их структурный анализ, Нанотехнология (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Если вы обнаружили опечатку, неточность или хотите отправить запрос на редактирование контента на этой странице, пожалуйста, воспользуйтесь этой формой. По общим вопросам, пожалуйста, воспользуйтесь нашей контактной формой. Для общих отзывов воспользуйтесь разделом публичных 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. Введённая вами информация будет отображаться в вашем письме и не будет храниться Phys.org в какой-либо форме.
Получайте еженедельные и/или ежедневные обновления на свой почтовый ящик. Вы можете отписаться в любое время, и мы никогда не передадим ваши данные третьим лицам.
Мы делаем наш контент доступным для всех. Поддержите миссию Science X, оформив премиум-аккаунт.
Время публикации: 05.09.2024