Hlajenje zmogljive elektronike v najnovejših pametnih telefonih je lahko velik izziv. Raziskovalci na Univerzi za znanost in tehnologijo kralja Abdullaha so razvili hitro in učinkovito metodo za ustvarjanje ogljikovih materialov, idealnih za odvajanje toplote iz elektronskih naprav. Ta vsestranski material lahko najde tudi druge aplikacije, od plinskih senzorjev do sončnih panelov.
Številne elektronske naprave uporabljajo grafitne filme za prevajanje in odvajanje toplote, ki jo ustvarjajo elektronske komponente. Čeprav je grafit naravna oblika ogljika, je toplotno upravljanje v elektroniki zahtevna aplikacija in pogosto odvisna od uporabe visokokakovostnih grafitnih filmov, debelih več mikronov. »Vendar pa je metoda izdelave teh grafitnih filmov z uporabo polimerov kot surovin zapletena in energetsko intenzivna,« pojasnjuje Gitanjali Deokar, podoktorandka v laboratoriju Pedra Coste, ki je vodila delo. Filmi so izdelani z večstopenjskim postopkom, ki zahteva temperature do 3200 stopinj Celzija in ne more ustvariti filmov, tanjših od nekaj mikronov.
Deokar, Costa in njihovi sodelavci so razvili hitro in energetsko učinkovito metodo za izdelavo grafitnih plošč, debelih približno 100 nanometrov. Ekipa je uporabila tehniko, imenovano kemično nanašanje s paro (CVD), za rast nanometrskih grafitnih filmov (NGF) na nikljevi foliji, kjer nikelj katalizira pretvorbo vročega metana v grafit na njeni površini. »NGF smo dosegli v samo 5-minutnem koraku rasti CVD pri reakcijski temperaturi 900 stopinj Celzija,« je dejal Deokar.
NGF lahko zraste v plošče s površino do 55 cm2 in raste na obeh straneh folije. Odstraniti in prenesti ga je mogoče na druge površine brez potrebe po polimerni nosilni plasti, kar je pogosta zahteva pri delu z enoslojnimi grafenskimi filmi.
Ekipa je v sodelovanju s strokovnjakom za elektronsko mikroskopijo Alessandrom Genovesejem pridobila slike prečnih prerezov NGF na niklju, posnete s transmisijsko elektronsko mikroskopijo (TEM). »Opazovanje vmesnika med grafitnimi filmi in nikljevo folijo je dosežek brez primere in bo omogočil dodaten vpogled v mehanizem rasti teh filmov,« je dejal Costa.
Debelina NGF-ja se giblje med komercialno dostopnimi grafitnimi filmi mikronske debeline in enoslojnim grafenom. »NGF dopolnjuje grafen in industrijske grafitne plošče ter tako povečuje arzenal večplastnih ogljikovih filmov,« je dejal Costa. Zaradi svoje fleksibilnosti se lahko NGF na primer uporablja za upravljanje toplote v fleksibilnih mobilnih telefonih, ki se zdaj začenjajo pojavljati na trgu. »V primerjavi z grafenskimi filmi bo integracija NGF cenejša in stabilnejša,« je dodal.
Vendar pa ima NGF veliko drugih uporab, ki presegajo odvajanje toplote. Zanimiva značilnost, poudarjena na TEM slikah, je, da so nekateri deli NGF debeli le nekaj plasti ogljika. »Presenetljivo je, da prisotnost več plasti grafenskih domen zagotavlja zadostno stopnjo prosojnosti vidne svetlobe po celotni foliji,« je dejal Deoka. Raziskovalna skupina je postavila hipotezo, da bi se prevodni, prosojni NGF lahko uporabljal kot komponenta sončnih celic ali kot senzorski material za zaznavanje plina dušikovega dioksida. »Načrtujemo, da bomo NGF integrirali v naprave, tako da bo lahko deloval kot večnamenski aktivni material,« je dejal Costa.
Dodatne informacije: Gitanjali Deokar et al., Hitra rast nanometrskih grafitnih filmov na nikljevi foliji v merilu rezin in njihova strukturna analiza, Nanotehnologija (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Če naletite na tipkarsko napako, netočnost ali želite oddati zahtevo za urejanje vsebine na tej strani, uporabite ta obrazec. Za splošna vprašanja uporabite naš kontaktni obrazec. Za splošne povratne informacije uporabite spodnji razdelek za javne komentarje (sledite navodilom).
Vaše mnenje nam je pomembno. Vendar pa zaradi velikega števila sporočil ne moremo zagotoviti osebnega odgovora.
Vaš e-poštni naslov se uporablja samo za to, da prejemniki vedo, kdo je poslal e-pošto. Niti vaš naslov niti naslov prejemnika ne bosta uporabljena za noben drug namen. Podatki, ki jih vnesete, bodo prikazani v vašem e-poštnem sporočilu in jih Phys.org ne bo shranil v nobeni obliki.
Prejemajte tedenske in/ali dnevne posodobitve v svoj nabiralnik. Od prejemanja novic se lahko kadar koli odjavite in vaših podatkov ne bomo nikoli delili s tretjimi osebami.
Naša vsebina je dostopna vsem. Razmislite o podpori poslanstvu Science X s premium računom.
Čas objave: 5. september 2024