Son teknoloji ürünü akıllı telefonlardaki güçlü elektronik bileşenlerin soğutulması büyük bir zorluk olabiliyor. Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, elektronik cihazlardan ısıyı dağıtmak için ideal olan karbon malzemeleri üretmenin hızlı ve verimli bir yöntemini geliştirdiler. Bu çok yönlü malzeme, gaz sensörlerinden güneş panellerine kadar başka uygulamalarda da kullanılabilir.
Birçok elektronik cihaz, elektronik bileşenler tarafından üretilen ısıyı iletmek ve dağıtmak için grafit filmler kullanır. Grafit doğal bir karbon formu olmasına rağmen, elektronikte termal yönetim zorlu bir uygulamadır ve genellikle yüksek kaliteli mikron kalınlığında grafit filmlerin kullanımına bağlıdır. Pedro Costa'nın laboratuvarında çalışmayı yöneten doktora sonrası araştırmacı Gitanjali Deokar, "Ancak, polimerleri hammadde olarak kullanarak bu grafit filmlerin yapım yöntemi karmaşık ve enerji yoğundur" diye açıklıyor. Filmler, 3200 dereceye kadar sıcaklık gerektiren çok adımlı bir işlemle üretilir ve birkaç mikrondan daha ince filmler üretilemez.
Deokar, Costa ve meslektaşları, yaklaşık 100 nanometre kalınlığında grafit levhalar üretmek için hızlı ve enerji verimli bir yöntem geliştirdiler. Ekip, nikel folyo üzerinde nanometre kalınlığında grafit filmler (NGF) büyütmek için kimyasal buhar biriktirme (CVD) adı verilen bir teknik kullandı; burada nikel, yüzeyinde sıcak metanın grafite dönüşümünü katalize ediyor. Deokar, "900 santigrat derece reaksiyon sıcaklığında sadece 5 dakikalık bir CVD büyüme adımında NGF elde ettik" dedi.
NGF, 55 cm2'ye kadar alana sahip tabakalar halinde büyüyebilir ve folyonun her iki tarafında da gelişebilir. Tek katmanlı grafen filmlerle çalışırken yaygın bir gereklilik olan polimer destek tabakasına ihtiyaç duymadan çıkarılabilir ve diğer yüzeylere aktarılabilir.
Ekip, elektron mikroskopi uzmanı Alessandro Genovese ile birlikte çalışarak nikel üzerindeki NGF'nin kesitlerinin transmisyon elektron mikroskopi (TEM) görüntülerini elde etti. Costa, "Grafit filmler ve nikel folyo arasındaki arayüzü gözlemlemek eşi benzeri görülmemiş bir başarıdır ve bu filmlerin büyüme mekanizmasına ilişkin ek bilgiler sağlayacaktır" dedi.
NGF'nin kalınlığı, piyasada bulunan mikron kalınlığındaki grafit filmler ile tek katmanlı grafen arasında yer alıyor. Costa, "NGF, grafen ve endüstriyel grafit levhaları tamamlayarak katmanlı karbon filmlerin yelpazesine katkıda bulunuyor" dedi. Örneğin, esnekliği sayesinde NGF, piyasaya çıkmaya başlayan esnek cep telefonlarında termal yönetim için kullanılabilir. "Grafen filmlerle karşılaştırıldığında, NGF'nin entegrasyonu daha ucuz ve daha kararlı olacak" diye ekledi.
Ancak NGF'nin ısı dağıtımının ötesinde birçok kullanım alanı var. TEM görüntülerinde vurgulanan ilginç bir özellik, NGF'nin bazı kısımlarının sadece birkaç karbon katmanından oluşmasıdır. Deoka, "Dikkat çekici bir şekilde, çok katmanlı grafen alanlarının varlığı, film boyunca yeterli derecede görünür ışık geçirgenliği sağlıyor" dedi. Araştırma ekibi, iletken, yarı saydam NGF'nin güneş pillerinin bir bileşeni veya azot dioksit gazını tespit etmek için bir algılama malzemesi olarak kullanılabileceğini varsaydı. Costa, "NGF'yi çok fonksiyonlu aktif bir malzeme olarak işlev görebilecek şekilde cihazlara entegre etmeyi planlıyoruz" dedi.
Daha fazla bilgi için: Gitanjali Deokar ve diğerleri, Nanometre kalınlığında grafit filmlerin wafer ölçekli nikel folyo üzerinde hızlı büyümesi ve yapısal analizi, Nanoteknoloji (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Bu sayfada bir yazım hatası, yanlışlık bulursanız veya içeriği düzenlemek için bir istekte bulunmak isterseniz lütfen bu formu kullanın. Genel sorularınız için lütfen iletişim formumuzu kullanın. Genel geri bildirimleriniz için lütfen aşağıdaki herkese açık yorumlar bölümünü kullanın (talimatları izleyin).
Görüşleriniz bizim için önemlidir. Ancak, gelen mesajların yoğunluğu nedeniyle kişiselleştirilmiş bir yanıt garantisi veremiyoruz.
E-posta adresiniz yalnızca alıcılara e-postayı kimin gönderdiğini bildirmek için kullanılır. Ne sizin adresiniz ne de alıcının adresi başka hiçbir amaçla kullanılmayacaktır. Girdiğiniz bilgiler e-postanızda görünecek ve Phys.org tarafından hiçbir şekilde saklanmayacaktır.
Haftalık ve/veya günlük güncellemeleri e-posta kutunuza alın. İstediğiniz zaman aboneliğinizi iptal edebilirsiniz ve bilgilerinizi asla üçüncü taraflarla paylaşmayacağız.
İçeriğimizi herkesin erişimine açık hale getiriyoruz. Science X'in misyonunu premium hesapla desteklemeyi düşünün.
Yayın tarihi: 05 Eylül 2024