Làm mát các linh kiện điện tử mạnh mẽ trong những chiếc điện thoại thông minh đời mới nhất có thể là một thách thức lớn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và hiệu quả để tạo ra vật liệu carbon lý tưởng cho việc tản nhiệt từ các thiết bị điện tử. Vật liệu đa năng này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, từ cảm biến khí đến tấm pin mặt trời.
Nhiều thiết bị điện tử sử dụng màng than chì để dẫn và tản nhiệt do các linh kiện điện tử tạo ra. Mặc dù than chì là một dạng carbon tự nhiên, việc quản lý nhiệt trong điện tử là một ứng dụng đòi hỏi khắt khe và thường phụ thuộc vào việc sử dụng các màng than chì chất lượng cao có độ dày vài micromet. “Tuy nhiên, phương pháp chế tạo các màng than chì này bằng cách sử dụng polyme làm nguyên liệu thô rất phức tạp và tốn nhiều năng lượng”, Gitanjali Deokar, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Pedro Costa, người dẫn đầu công trình nghiên cứu, giải thích. Các màng này được tạo ra thông qua một quy trình nhiều bước đòi hỏi nhiệt độ lên đến 3.200 độ C và không thể tạo ra các màng mỏng hơn vài micromet.
Deokar, Costa và các đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng để chế tạo các tấm than chì dày khoảng 100 nanomet. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật lắng đọng hơi hóa học (CVD) để tạo ra các màng than chì dày nanomet (NGF) trên lá niken, trong đó niken đóng vai trò xúc tác chuyển hóa khí metan nóng thành than chì trên bề mặt của nó. “Chúng tôi đã tạo ra NGF chỉ trong bước tăng trưởng CVD 5 phút ở nhiệt độ phản ứng 900 độ C”, Deokar cho biết.
NGF có thể phát triển thành các tấm có diện tích lên đến 55 cm2 và phát triển trên cả hai mặt của lá kim loại. Nó có thể được tách ra và chuyển sang các bề mặt khác mà không cần lớp hỗ trợ polymer, một yêu cầu thường gặp khi làm việc với màng graphene đơn lớp.
Nhờ sự hợp tác với chuyên gia kính hiển vi điện tử Alessandro Genovese, nhóm nghiên cứu đã thu được hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của các mặt cắt ngang của NGF trên niken. Costa cho biết: “Quan sát được giao diện giữa màng than chì và lá niken là một thành tựu chưa từng có và sẽ cung cấp thêm những hiểu biết sâu sắc về cơ chế hình thành của các màng này”.
Độ dày của NGF nằm giữa các màng than chì dày vài micromet có bán trên thị trường và graphene đơn lớp. “NGF bổ sung cho graphene và các tấm than chì công nghiệp, làm phong phú thêm kho vũ khí gồm các màng carbon nhiều lớp,” Costa cho biết. Ví dụ, nhờ tính linh hoạt, NGF có thể được sử dụng để quản lý nhiệt trong các điện thoại di động linh hoạt hiện đang bắt đầu xuất hiện trên thị trường. “So với màng graphene, việc tích hợp NGF sẽ rẻ hơn và ổn định hơn,” ông nói thêm.
Tuy nhiên, NGF có nhiều ứng dụng ngoài việc tản nhiệt. Một đặc điểm thú vị được làm nổi bật trong ảnh TEM là một số phần của NGF chỉ dày vài lớp carbon. “Đáng chú ý, sự hiện diện của nhiều lớp graphene đảm bảo độ trong suốt ánh sáng nhìn thấy được đủ tốt trong toàn bộ màng,” Deoka cho biết. Nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng NGF dẫn điện, trong suốt có thể được sử dụng làm thành phần của pin mặt trời hoặc làm vật liệu cảm biến để phát hiện khí nitơ dioxide. “Chúng tôi dự định tích hợp NGF vào các thiết bị để nó có thể hoạt động như một vật liệu hoạt tính đa chức năng,” Costa nói.
Thông tin bổ sung: Gitanjali Deokar và cộng sự, Sự phát triển nhanh chóng của màng than chì dày nanomet trên lá niken kích thước wafer và phân tích cấu trúc của chúng, Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Nếu bạn phát hiện lỗi chính tả, thông tin không chính xác hoặc muốn yêu cầu chỉnh sửa nội dung trên trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này. Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ của chúng tôi. Đối với phản hồi chung, vui lòng sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (làm theo hướng dẫn).
Ý kiến của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi. Tuy nhiên, do số lượng tin nhắn quá nhiều, chúng tôi không thể đảm bảo trả lời cá nhân từng người.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Cả địa chỉ của bạn và địa chỉ của người nhận đều không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ hiển thị trong email của bạn và sẽ không được Phys.org lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày qua email. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với bên thứ ba.
Chúng tôi nỗ lực để mọi người đều có thể tiếp cận nội dung của chúng tôi. Hãy cân nhắc ủng hộ sứ mệnh của Science X bằng cách đăng ký tài khoản cao cấp.
Thời gian đăng bài: 05/09/2024