Việc làm mát các thiết bị điện tử mạnh mẽ trong những chiếc điện thoại thông minh mới nhất có thể là một thách thức lớn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc vương 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 sinh ra từ các linh kiện điện tử. 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 màng than chì dày vài micron chất lượng cao. "Tuy nhiên, phương pháp chế tạo những 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 tại phòng thí nghiệm của Pedro Costa, người dẫn dắt nghiên cứu, giải thích. Các màng này được sản xuất thông qua một quy trình nhiều bước, đòi hỏi nhiệt độ lên đến 3.200 độ C và không thể tạo ra màng mỏng hơn vài micron.
Deokar, Costa và các đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng để tạo ra các tấm than chì dày khoảng 100 nanomet. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là lắng đọng hơi hóa học (CVD) để tạo ra các màng than chì dày nanomet (NGF) trên lá niken, nơi niken xúc tác quá trình chuyển đổi khí mê-tan nóng thành than chì trên bề mặt của nó. Deokar cho biết: "Chúng tôi đã tạo ra NGF chỉ trong bước tăng trưởng CVD kéo dài 5 phút ở nhiệt độ phản ứng 900 độ C".
NGF có thể phát triển thành các tấm có diện tích lên đến 55 cm² và phát triển trên cả hai mặt của lá nhôm. Nó có thể được tách ra và chuyển sang các bề mặt khác mà không cần lớp hỗ trợ polymer, vốn là yêu cầu phổ biến khi làm việc với màng graphene một lớp.
Làm việc 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) về mặt cắt ngang của NGF trên niken. "Việc quan sát giao diện giữa màng than chì và lá niken là một thành tựu chưa từng có và sẽ cung cấp thêm thông tin chi tiết về cơ chế phát triển của những màng này", Costa nói.
Độ dày của NGF nằm giữa màng than chì dày vài micron hiện có trên thị trường và graphene một lớp. "NGF bổ sung cho graphene và các tấm than chì công nghiệp, góp phần vào kho tàng màng carbon nhiều lớp", Costa nói. Ví dụ, nhờ tính linh hoạt, NGF có thể được sử dụng để quản lý nhiệt trong điện thoại di động dẻo, 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 còn có nhiều ứng dụng khác ngoài tản nhiệt. Một đặc điểm thú vị được nêu bật trong ảnh TEM là một số phần của NGF chỉ dày vài lớp carbon. "Điều đáng chú ý là sự hiện diện của nhiều lớp graphene đảm bảo độ trong suốt đủ lớn cho ánh sáng khả kiến xuyên qua toàn bộ màng phim", Deoka nói. Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng NGF dẫn điện, trong mờ có thể được sử dụng làm thành phần của pin mặt trời hoặc làm vật liệu cảm biến để phát hiện khí nitơ điôxít. "Chúng tôi dự định tích hợp NGF vào các thiết bị để nó có thể hoạt động như một vật liệu hoạt động đa chức năng", Costa nói.
Thông tin thêm: Gitanjali Deokar và cộng sự, Sự phát triển nhanh chóng của màng than chì dày nanomet trên lá niken cỡ wafer và phân tích cấu trúc của chúng, Công nghệ nano (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712
Nếu bạn gặp lỗi đánh máy, thông tin không chính xác hoặc muốn gửi 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 lớn, chúng tôi không thể đảm bảo phản hồi được cá nhân hóa.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Địa chỉ email của bạn và địa chỉ email của người nhận sẽ 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 trong hộp thư đến của bạn. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin của bạn với bên thứ ba.
Chúng tôi cung cấp nội dung dễ tiếp cận cho tất cả mọi người. Hãy cân nhắc hỗ trợ sứ mệnh của Science X bằng tài khoản cao cấp.
Thời gian đăng: 05-09-2024