Chladenie výkonnej elektroniky v najnovších smartfónoch môže byť veľkou výzvou. Výskumníci z Univerzity vedy a techniky kráľa Abdalláha vyvinuli rýchlu a efektívnu metódu na výrobu uhlíkových materiálov ideálnych na odvádzanie tepla z elektronických zariadení. Tento všestranný materiál môže nájsť aj iné uplatnenie, od plynových senzorov až po solárne panely.
Mnohé elektronické zariadenia používajú grafitové filmy na vedenie a rozptyľovanie tepla generovaného elektronickými súčiastkami. Hoci grafit je prirodzená forma uhlíka, tepelný manažment v elektronike je náročná aplikácia a často závisí od použitia vysokokvalitných grafitových filmov s hrúbkou niekoľkých mikrónov. „Metóda výroby týchto grafitových filmov s použitím polymérov ako surovín je však zložitá a energeticky náročná,“ vysvetľuje Gitanjali Deokar, postdoktorand v laboratóriu Pedra Costu, ktorý viedol prácu. Filmy sa vyrábajú viacstupňovým procesom, ktorý vyžaduje teploty až 3 200 stupňov Celzia a nedokáže vyrobiť filmy tenšie ako niekoľko mikrónov.
Deokar, Costa a ich kolegovia vyvinuli rýchlu a energeticky úspornú metódu na výrobu grafitových fólií s hrúbkou približne 100 nanometrov. Tím použil techniku nazývanú chemická depozícia z pár (CVD) na pestovanie nanometrových grafitových filmov (NGF) na niklovej fólii, kde nikel katalyzuje premenu horúceho metánu na grafit na jeho povrchu. „NGF sme dosiahli len v 5-minútovom kroku rastu CVD pri reakčnej teplote 900 stupňov Celzia,“ povedal Deokar.
NGF môže rásť do fólií s plochou až 55 cm2 a rásť na oboch stranách fólie. Dá sa odstrániť a preniesť na iné povrchy bez potreby polymérnej nosnej vrstvy, čo je bežná požiadavka pri práci s jednovrstvovými grafénovými filmami.
V spolupráci s odborníkom na elektrónovú mikroskopiu Alessandrom Genovesem získal tím snímky prierezov NGF na nikle z transmisnej elektrónovej mikroskopie (TEM). „Pozorovanie rozhrania medzi grafitovými filmami a niklovou fóliou je bezprecedentný úspech a poskytne ďalší pohľad na mechanizmus rastu týchto filmov,“ povedal Costa.
Hrúbka NGF sa nachádza medzi komerčne dostupnými grafitovými fóliami s hrúbkou mikrónov a jednovrstvovým grafénom. „NGF dopĺňa grafén a priemyselné grafitové fólie a rozširuje tak arzenál vrstevnatých uhlíkových fólií,“ povedal Costa. Napríklad vďaka svojej flexibilite sa NGF môže použiť na tepelný manažment v flexibilných mobilných telefónoch, ktoré sa teraz začínajú objavovať na trhu. „V porovnaní s grafénom bude integrácia NGF lacnejšia a stabilnejšia,“ dodal.
NGF má však mnoho využití okrem rozptylu tepla. Zaujímavou vlastnosťou zvýraznenou na TEM snímkach je, že niektoré časti NGF majú hrúbku len niekoľkých vrstiev uhlíka. „Je pozoruhodné, že prítomnosť viacerých vrstiev grafénu zaisťuje dostatočný stupeň priehľadnosti viditeľného svetla v celom filme,“ povedal Deoka. Výskumný tím predpokladal, že vodivý, priesvitný NGF by sa mohol použiť ako súčasť solárnych článkov alebo ako snímací materiál na detekciu plynného oxidu dusičitého. „Plánujeme integrovať NGF do zariadení, aby mohol fungovať ako multifunkčný aktívny materiál,“ povedal Costa.
Ďalšie informácie: Gitanjali Deokar a kol., Rýchly rast nanometrových grafitových filmov na niklovej fólii v mierke doštičky a ich štrukturálna analýza, Nanotechnológia (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Ak narazíte na preklep, nepresnosť alebo chcete odoslať žiadosť o úpravu obsahu na tejto stránke, použite tento formulár. V prípade všeobecných otázok použite náš kontaktný formulár. Pre všeobecnú spätnú väzbu použite sekciu verejných komentárov nižšie (postupujte podľa pokynov).
Váš názor je pre nás dôležitý. Vzhľadom na veľký objem správ však nemôžeme zaručiť personalizovanú odpoveď.
Vaša e-mailová adresa sa používa iba na to, aby príjemcovia vedeli, kto e-mail odoslal. Ani vaša adresa, ani adresa príjemcu sa nepoužijú na žiadny iný účel. Informácie, ktoré zadáte, sa zobrazia vo vašom e-maile a spoločnosť Phys.org ich v žiadnej forme neuloží.
Dostávajte týždenné a/alebo denné aktualizácie do svojej schránky. Odber môžete kedykoľvek zrušiť a vaše údaje nikdy nebudeme zdieľať s tretími stranami.
Náš obsah sprístupňujeme každému. Zvážte podporu misie Science X prostredníctvom prémiového účtu.
Čas uverejnenia: 5. septembra 2024