Охолодження потужної електроніки в найновіших смартфонах може бути серйозною проблемою. Дослідники з Університету науки і технологій імені короля Абдалли розробили швидкий та ефективний метод створення вуглецевих матеріалів, ідеальних для розсіювання тепла від електронних пристроїв. Цей універсальний матеріал може знайти й інші застосування, від газових датчиків до сонячних панелей.
Багато електронних пристроїв використовують графітові плівки для проведення та розсіювання тепла, що генерується електронними компонентами. Хоча графіт є природною формою вуглецю, управління температурою в електроніці є вимогливим застосуванням і часто залежить від використання високоякісних графітових плівок мікронної товщини. «Однак метод виготовлення цих графітових плівок з використанням полімерів як сировини є складним та енергоємним», – пояснює Гітанджалі Деокар, постдок лабораторії Педро Кости, який керував роботою. Плівки виготовляються за допомогою багатоетапного процесу, який вимагає температур до 3200 градусів Цельсія і не може створювати плівки тонші за кілька мікронів.
Деокар, Коста та їхні колеги розробили швидкий та енергоефективний метод виготовлення графітових листів товщиною близько 100 нанометрів. Команда використала техніку, яка називається хімічним осадженням з парової фази (CVD), для вирощування графітових плівок (NGF) товщиною нанометра на нікелевій фользі, де нікель каталізує перетворення гарячого метану на графіт на його поверхні. «Ми досягли NGF лише за 5-хвилинний етап вирощування CVD при температурі реакції 900 градусів Цельсія», – сказав Деокар.
NGF може розростатися в листи площею до 55 см² та рости з обох боків фольги. Його можна видалити та перенести на інші поверхні без необхідності використання полімерного опорного шару, що є поширеною вимогою при роботі з одношаровими графеновими плівками.
Працюючи з експертом з електронної мікроскопії Алессандро Дженовезе, команда отримала зображення поперечних перерізів NGF на нікелі, отримані за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії (ТЕМ). «Спостереження за межею розділу між графітовими плівками та нікелевою фольгою є безпрецедентним досягненням і надасть додаткове розуміння механізму росту цих плівок», – сказав Коста.
Товщина NGF знаходиться між комерційно доступними графітовими плівками мікронної товщини та одношаровим графеном. «NGF доповнює графен та промислові графітові листи, розширюючи арсенал шаруватих вуглецевих плівок», – сказав Коста. Наприклад, завдяки своїй гнучкості NGF може використовуватися для терморегуляції в гнучких мобільних телефонах, які зараз починають з’являтися на ринку. «Порівняно з графеновими плівками, інтеграція NGF буде дешевшою та стабільнішою», – додав він.
Однак, NGF має багато застосувань, окрім розсіювання тепла. Цікавою особливістю, виділеною на зображеннях TEM, є те, що деякі частини NGF мають товщину лише кількох шарів вуглецю. «Примітно, що наявність кількох шарів графенових доменів забезпечує достатній ступінь прозорості видимого світла по всій плівці», – сказав Деока. Дослідницька група висунула гіпотезу, що провідний, напівпрозорий NGF можна використовувати як компонент сонячних елементів або як сенсорний матеріал для виявлення газоподібного діоксиду азоту. «Ми плануємо інтегрувати NGF у пристрої, щоб він міг діяти як багатофункціональний активний матеріал», – сказав Коста.
Додаткова інформація: Гітанджалі Деокар та ін., Швидке зростання графітових плівок нанометрової товщини на нікелевій фользі масштабу пластини та їх структурний аналіз, Нанотехнології (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Якщо ви зіткнулися з друкарською помилкою, неточністю або хочете надіслати запит на редагування вмісту на цій сторінці, будь ласка, скористайтеся цією формою. Для загальних питань, будь ласка, скористайтеся нашою контактною формою. Для загальних відгуків скористайтеся розділом публічних коментарів нижче (дотримуйтесь інструкцій).
Ваша думка важлива для нас. Однак, через велику кількість повідомлень, ми не можемо гарантувати персоналізовану відповідь.
Ваша адреса електронної пошти використовується лише для того, щоб повідомити одержувачам, хто надіслав електронний лист. Ні ваша адреса, ні адреса одержувача не використовуватимуться для жодної іншої мети. Введена вами інформація відображатиметься у вашому електронному листі та не зберігатиметься Phys.org у жодній формі.
Отримуйте щотижневі та/або щоденні оновлення на вашу поштову скриньку. Ви можете відмовитися від підписки будь-коли, і ми ніколи не передамо ваші дані третім особам.
Ми робимо наш контент доступним для всіх. Розгляньте можливість підтримати місію Science X, придбавши преміум-акаунт.
Час публікації: 05 вересня 2024 р.