صفائح الجرافيت تساعد الهواتف الذكية الجيل الجديد على البقاء باردًا

يمكن أن يكون تبريد الإلكترونيات القوية في أحدث الهواتف الذكية تحديًا كبيرًا. طور الباحثون في جامعة كينغ عبد الله للعلوم والتكنولوجيا طريقة سريعة وفعالة لإنشاء مواد الكربون مثالية لتبديد الحرارة من الأجهزة الإلكترونية. يمكن أن تجد هذه المواد متعددة الاستخدامات تطبيقات أخرى ، من أجهزة استشعار الغاز إلى الألواح الشمسية.
تستخدم العديد من الأجهزة الإلكترونية أفلام الجرافيت لإجراء وتبديد الحرارة الناتجة عن المكونات الإلكترونية. على الرغم من أن الجرافيت هو شكل طبيعي من الكربون ، فإن الإدارة الحرارية في الإلكترونيات هي تطبيق متطلب وغالبًا ما يعتمد على استخدام أفلام الجرافيت عالية الجودة ذات الجودة الميكرون. "ومع ذلك ، فإن طريقة صنع أفلام الجرافيت هذه التي تستخدم البوليمرات كمواد خام معقدة وكثيفة الطاقة" ، يوضح جيتانجالي ديوكار ، مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر بيدرو كوستا الذي قاد العمل. تصنع الأفلام من خلال عملية متعددة الخطوات تتطلب درجات حرارة تصل إلى 3200 درجة مئوية ولا يمكنها إنتاج أفلام أرق من بضعة ميكرون.
طورت Deokar و Costa وزملاؤها طريقة سريعة وفعالة في الطاقة لصنع أوراق الجرافيت حوالي 100 نانومتر. استخدم الفريق تقنية تسمى ترسيب البخار الكيميائي (CVD) لزراعة أفلام الجرافيت ذات السمك (NGFS) على رقائق النيكل ، حيث يحفز النيكل تحويل الميثان الساخن إلى الجرافيت على سطحه. "لقد حققنا NGF في خطوة نمو CVD لمدة 5 دقائق فقط عند درجة حرارة التفاعل 900 درجة مئوية" ، قال Deokar.
يمكن أن تنمو NGF إلى أوراق تصل إلى 55 سم 2 في المنطقة وتنمو على جانبي الرقاقة. يمكن إزالته ونقله إلى الأسطح الأخرى دون الحاجة إلى طبقة دعم البوليمر ، وهو أمر شائع عند العمل مع أفلام الجرافين ذات الطبقة الواحدة.
من خلال العمل مع خبير المجهر الإلكتروني Alessandro Genovese ، حصل الفريق على صور المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) من المقاطع العرضية لـ NGF على النيكل. وقال كوستا: "إن مراقبة الواجهة بين أفلام الجرافيت وأرقوة النيكل هي إنجاز غير مسبوق وستوفر رؤى إضافية حول آلية نمو هذه الأفلام".
يقع سمك NGF بين أفلام الجرافيت ذات السمك الميكرون المتوفرة تجارياً والجرافين المفرد. وقال كوستا: "تكمل NGF صفائح الجرافين والصناعية الصناعية ، مما يضيف إلى ترسانة أفلام الكربون ذات الطبقات". على سبيل المثال ، نظرًا لمرونتها ، يمكن استخدام NGF للإدارة الحرارية في الهواتف المحمولة المرنة التي بدأت الآن في الظهور في السوق. "بالمقارنة مع أفلام الجرافين ، سيكون دمج NGF أرخص وأكثر استقرارًا" ، أضاف.
ومع ذلك ، فإن NGF لديه العديد من الاستخدامات وراء تبديد الحرارة. ميزة مثيرة للاهتمام التي تم تسليط الضوء عليها في صور TEM هي أن بعض أجزاء NGF ليست سوى طبقات قليلة من الكربون. وقال ديوكا: "بشكل ملحوظ ، يضمن وجود طبقات متعددة من مجالات الجرافين درجة كافية من شفافية الضوء المرئية في جميع أنحاء الفيلم". افترض فريق البحث أنه يمكن استخدام NGF الشفاف الموصل كمكون من الخلايا الشمسية أو كمواد استشعار للكشف عن غاز ثاني أكسيد النيتروجين. وقال كوستا: "نخطط لدمج NGF في الأجهزة بحيث يمكن أن تعمل كمواد نشطة متعددة الوظائف".
مزيد من المعلومات: Gitanjali Deokar et al. ، النمو السريع لأفلام الجرافيت ذات السمك النانومتر على رقائق النيكل على نطاق رقاقة وتحليلها الهيكلي ، تكنولوجيا النانو (2020). doi: 10.1088/1361-6528/ABA712
إذا واجهت خطأ مطبعيًا أو عدم دقة أو ترغب في إرسال طلب لتحرير المحتوى في هذه الصفحة ، فيرجى استخدام هذا النموذج. للأسئلة العامة ، يرجى استخدام نموذج الاتصال الخاص بنا. للتغذية المرتدة العامة ، استخدم قسم التعليقات العامة أدناه (اتبع التعليمات).
رأيك مهم بالنسبة لنا. ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع حجم الرسائل ، لا يمكننا ضمان استجابة شخصية.
يستخدم عنوان بريدك الإلكتروني فقط لإخبار المستلمين الذين أرسلوا البريد الإلكتروني. لن يتم استخدام عنوانك ولا عنوان المستلم لأي غرض آخر. ستظهر المعلومات التي تدخلها في بريدك الإلكتروني ولن يتم تخزينها بواسطة Phys.org بأي شكل من الأشكال.
احصل على تحديثات أسبوعية و/أو يومية في صندوق الوارد الخاص بك. يمكنك إلغاء الاشتراك في أي وقت ولن نشارك تفاصيلك مع أطراف ثالثة.
نجعل محتوىنا في متناول الجميع. فكر في دعم مهمة Science X مع حساب متميز.