แผ่นกราไฟท์ช่วยให้สมาร์ทโฟนรุ่นใหม่เย็นสบาย

การระบายความร้อนด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังในสมาร์ทโฟนล่าสุดอาจเป็นความท้าทายที่สำคัญ นักวิจัยที่ King Abdullah University of Science and Technology ได้พัฒนาวิธีการที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างวัสดุคาร์บอนที่เหมาะสำหรับการกระจายความร้อนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุที่หลากหลายนี้สามารถค้นหาแอปพลิเคชันอื่น ๆ ตั้งแต่เซ็นเซอร์ก๊าซไปจนถึงแผงโซลาร์เซลล์
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากใช้ฟิล์มกราไฟท์เพื่อดำเนินการและกระจายความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ แม้ว่ากราไฟท์เป็นรูปแบบธรรมชาติของคาร์บอน แต่การจัดการความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นแอพพลิเคชั่นที่ต้องการและมักจะขึ้นอยู่กับการใช้ฟิล์มกราไฟท์ไมครอนคุณภาพสูง “ อย่างไรก็ตามวิธีการสร้างภาพยนตร์กราไฟท์เหล่านี้โดยใช้โพลีเมอร์เป็นวัตถุดิบที่ซับซ้อนและใช้พลังงานมาก” Gitanjali Deokar อธิบาย postdoc ในห้องปฏิบัติการของ Pedro Costa ซึ่งเป็นผู้นำการทำงาน ภาพยนตร์เรื่องนี้ทำผ่านกระบวนการหลายขั้นตอนที่ต้องใช้อุณหภูมิสูงถึง 3,200 องศาเซลเซียสและไม่สามารถผลิตฟิล์มบางกว่าได้สองสามไมครอน
Deokar, Costa และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้พัฒนาวิธีการที่รวดเร็วและประหยัดพลังงานในการทำแผ่นกราไฟท์หนาประมาณ 100 นาโนเมตร ทีมใช้เทคนิคที่เรียกว่าการสะสมไอเคมี (CVD) เพื่อปลูกฟิล์มกราไฟท์หนานาโนเมตร (NGFS) บนนิกเกิลฟอยล์ซึ่งนิกเกิลเร่งการแปลงมีเธนร้อนเป็นกราไฟท์บนพื้นผิว “ เราประสบความสำเร็จใน NGF ในขั้นตอนการเติบโต CVD เพียง 5 นาทีที่อุณหภูมิปฏิกิริยา 900 องศาเซลเซียส” Deokar กล่าว
NGF สามารถเติบโตเป็นแผ่นได้ถึง 55 ซม. 2 ในพื้นที่และเติบโตทั้งสองด้านของฟอยล์ มันสามารถลบและถ่ายโอนไปยังพื้นผิวอื่น ๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้เลเยอร์รองรับพอลิเมอร์ซึ่งเป็นข้อกำหนดทั่วไปเมื่อทำงานกับฟิล์มกราฟีนชั้นเดียว
การทำงานกับผู้เชี่ยวชาญด้านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Alessandro Genovese ทีมได้รับภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งสัญญาณ (TEM) ของ NGF ในนิกเกิล “ การสังเกตส่วนต่อประสานระหว่างฟิล์มกราไฟท์และฟอยล์นิกเกิลเป็นความสำเร็จที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนและจะให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกการเติบโตของภาพยนตร์เหล่านี้” คอสตากล่าว
ความหนาของ NGF นั้นอยู่ระหว่างฟิล์มกราไฟท์ไมครอนหนา ๆ และกราฟีนชั้นเดียว “ NGF เติมเต็มแผ่นกราไฟท์ Graphene และ Industrial ซึ่งเพิ่มเข้ากับอาร์เซนอลของภาพยนตร์คาร์บอนแบบเลเยอร์” คอสตากล่าว ตัวอย่างเช่นเนื่องจากความยืดหยุ่นของ NGF สามารถใช้สำหรับการจัดการความร้อนในโทรศัพท์มือถือที่ยืดหยุ่นซึ่งตอนนี้เริ่มปรากฏในตลาด “ เมื่อเทียบกับภาพยนตร์กราฟีนการรวม NGF จะถูกกว่าและมีเสถียรภาพมากขึ้น” เขากล่าวเสริม
อย่างไรก็ตาม NGF มีการใช้งานมากมายนอกเหนือจากการกระจายความร้อน คุณสมบัติที่น่าสนใจที่เน้นในภาพ TEM คือบางส่วนของ NGF นั้นมีความหนาคาร์บอนเพียงไม่กี่ชั้น “ อย่างน่าทึ่งการปรากฏตัวของโดเมนกราฟีนหลายชั้นทำให้มั่นใจได้ถึงระดับความโปร่งใสของแสงที่มองเห็นได้ตลอดทั้งเรื่อง” Deoka กล่าว ทีมวิจัยตั้งสมมติฐานว่า NGF ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าโปร่งแสงสามารถใช้เป็นส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์หรือเป็นวัสดุตรวจจับสำหรับการตรวจจับก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ “ เราวางแผนที่จะรวม NGF เข้ากับอุปกรณ์เพื่อให้สามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุที่ใช้งานอเนกประสงค์ได้” คอสตากล่าว
ข้อมูลเพิ่มเติม: Gitanjali Deokar et al., การเติบโตอย่างรวดเร็วของฟิล์มกราไฟท์หนานาโนเมตรบนฟอยล์นิกเกิลเวเฟอร์และการวิเคราะห์โครงสร้างนาโนเทคโนโลยี (2020) ดอย: 10.1088/1361-6528/aba712
หากคุณพบการพิมพ์ผิดความไม่ถูกต้องหรือต้องการส่งคำขอเพื่อแก้ไขเนื้อหาในหน้านี้โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไปโปรดใช้แบบฟอร์มการติดต่อของเรา สำหรับข้อเสนอแนะทั่วไปให้ใช้ส่วนความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (ทำตามคำแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเรา อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อความจำนวนมากเราไม่สามารถรับประกันการตอบกลับส่วนบุคคลได้
ที่อยู่อีเมลของคุณใช้เพื่อบอกผู้รับที่ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่ของคุณและที่อยู่ของผู้รับจะไม่ถูกใช้เพื่อจุดประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใด ๆ
รับการอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันในกล่องจดหมายของคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลาและเราจะไม่แบ่งปันรายละเอียดของคุณกับบุคคลที่สาม
เราทำให้ทุกคนสามารถเข้าถึงเนื้อหาของเราได้ พิจารณาสนับสนุนภารกิจของ Science X ด้วยบัญชีพรีเมี่ยม