Att kyla den kraftfulla elektroniken i de senaste smartphones kan vara en stor utmaning. Forskare vid King Abdullah University of Science and Technology har utvecklat en snabb och effektiv metod för att skapa kolmaterial som är idealiska för att sprida värme från elektroniska enheter. Detta mångsidiga material kan hitta andra applikationer, från gassensorer till solpaneler.
Många elektroniska enheter använder grafitfilmer för att utföra och sprida värmen som genereras av elektroniska komponenter. Även om grafit är en naturlig form av kol, är termisk hantering inom elektronik en krävande applikation och beror ofta på användningen av högkvalitativa mikron-tjocka grafitfilmer. "Men metoden för att göra dessa grafitfilmer med polymerer som råvaror är komplex och energikrävande," förklarar Gitanjali Deokar, en postdoc i Pedro Costa's Lab som ledde arbetet. Filmerna är gjorda genom en flerstegsprocess som kräver temperaturer upp till 3 200 grader Celsius och kan inte producera filmer tunnare än några mikron.
Deokar, Costa och deras kollegor har utvecklat en snabb och energieffektiv metod för att göra grafitark till cirka 100 nanometer tjocka. Teamet använde en teknik som heter Chemical Vapor Deposition (CVD) för att odla nanometer-tjocka grafitfilmer (NGF) på nickelfolie, där nickelen katalyserar omvandlingen av het metan till grafit på dess yta. "Vi uppnådde NGF på bara ett 5-minuters CVD-tillväxtsteg vid en reaktionstemperatur på 900 grader Celsius," sade Deokar.
NGF kan växa till ark upp till 55 cm2 i området och växa på båda sidor av folien. Det kan tas bort och överföras till andra ytor utan behov av ett polymerstödslager, vilket är ett vanligt krav när man arbetar med enskiktsgrafenfilmer.
I samarbete med Electron Microscopy Expert Alessandro Genovese erhöll teamet Transmission Electron Microscopy (TEM) bilder av tvärsnitt av NGF på nickel. "Att observera gränssnittet mellan grafitfilmer och nickelfolie är en enastående prestation och kommer att ge ytterligare insikter om tillväxtmekanismen för dessa filmer," sade Costa.
Tjockleken på NGF faller mellan kommersiellt tillgängliga mikron-tjocka grafitfilmer och enskiktsgrafen. "NGF kompletterar grafen och industriella grafitark och lägger till arsenalet av skiktade kolfilmer," sade Costa. Till exempel, på grund av dess flexibilitet, kan NGF användas för termisk hantering i flexibla mobiltelefoner som nu börjar dyka upp på marknaden. "Jämfört med grafenfilmer kommer integrationen av NGF att vara billigare och mer stabil," tillade han.
NGF har emellertid många användningsområden utöver värmeavledningen. En intressant funktion som framhävs i TEM -bilderna är att vissa delar av NGF bara är ett fåtal lager koltjock. "Det är anmärkningsvärt att närvaron av flera lager av grafendomäner säkerställer en tillräcklig grad av synlig ljus transparens under hela filmen," sade Deoka. Forskningsteamet ansåg att den ledande, genomskinliga NGF kunde användas som en del av solceller eller som ett avkänningsmaterial för att upptäcka kvävedioxidgas. "Vi planerar att integrera NGF i enheter så att det kan fungera som ett multifunktionellt aktivt material," sade Costa.
Ytterligare information: Gitanjali Deokar et al., Snabb tillväxt av nanometer-tjocka grafitfilmer på skivskala nickelfolie och deras strukturanalys, nanoteknologi (2020). Doi: 10.1088/1361-6528/ABA712
Om du stöter på en skrivfel, felaktighet eller vill skicka en begäran för att redigera innehåll på den här sidan, använd det här formuläret. För allmänna frågor, använd vårt kontaktformulär. För allmän feedback, använd avsnittet om offentliga kommentarer nedan (följ instruktionerna).
Din åsikt är viktig för oss. På grund av den höga mängden meddelanden kan vi dock inte garantera ett personligt svar.
Din e -postadress används bara för att berätta för mottagare som skickade e -postmeddelandet. Varken din adress eller mottagarens adress kommer att användas för något annat syfte. Informationen du anger kommer att visas i din e -post och kommer inte att lagras av Phys.org i någon form.
Få varje vecka och/eller dagliga uppdateringar i din inkorg. Du kan avsluta prenumerationen när som helst och vi kommer aldrig att dela dina uppgifter med tredje part.
Vi gör vårt innehåll tillgängligt för alla. Överväg att stödja Science Xs uppdrag med ett premiumkonto.
Posttid: Sep-05-2024