برگه های گرافیتی به تلفن های هوشمند نسل جدید کمک می کنند تا خنک بمانند

خنک کردن الکترونیک قدرتمند در جدیدترین تلفن های هوشمند می تواند یک چالش بزرگ باشد. محققان دانشگاه علوم و فناوری کینگ عبدالله روشی سریع و کارآمد برای ایجاد مواد کربن ایده آل برای از بین بردن گرما از دستگاه های الکترونیکی ایجاد کرده اند. این ماده همه کاره می تواند کاربردهای دیگری را از سنسورهای گاز گرفته تا پانل های خورشیدی پیدا کند.
بسیاری از دستگاه های الکترونیکی از فیلم های گرافیتی برای انجام و از بین بردن گرمای تولید شده توسط اجزای الکترونیکی استفاده می کنند. اگرچه گرافیت یک شکل طبیعی کربن است ، اما مدیریت حرارتی در الکترونیک یک کاربرد خواستار است و اغلب به استفاده از فیلم های گرافیتی با ضخامت میکرون با کیفیت بالا بستگی دارد. Gitanjali Deokar ، یک پست دکتری در آزمایشگاه پدرو کاستا که رهبری این کار را بر عهده دارد ، گفت: "با این حال ، روش ساخت این فیلم های گرافیتی با استفاده از پلیمرها به عنوان مواد اولیه پیچیده و پر انرژی است." این فیلم ها از طریق یک فرآیند چند مرحله ای ساخته می شوند که به دمای تا 3200 درجه سانتیگراد نیاز دارد و نمی تواند فیلم های نازک تر از چند میکرون تولید کند.
Deokar ، Costa و همکارانشان روشی سریع و کارآمد برای ساخت ورق های گرافیتی در حدود 100 نانومتر ضخامت دارند. این تیم از تکنیکی به نام رسوب بخار شیمیایی (CVD) برای رشد فیلم های گرافیتی با ضخامت نانومتر (NGF) روی فویل نیکل استفاده کرد ، جایی که نیکل تبدیل متان داغ به گرافیت را روی سطح آن کاتالیز می کند. Deokar گفت: "ما فقط در یک مرحله رشد CVD 5 دقیقه ای در دمای واکنش 900 درجه سانتیگراد به NGF رسیدیم."
NGF می تواند به ورق های حداکثر 55 سانتی متر مربع در منطقه رشد کند و در دو طرف فویل رشد کند. بدون نیاز به یک لایه پشتیبانی پلیمری ، می توان آن را حذف و به سایر سطوح منتقل کرد ، که این یک نیاز متداول هنگام کار با فیلم های گرافن تک لایه است.
این تیم با همکاری با متخصص میکروسکوپ الکترونی الساندرو ژنوز ، تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از مقطع NGF را بر روی نیکل به دست آورد. کاستا گفت: "مشاهده رابط بین فیلم های گرافیتی و فویل نیکل یک دستاورد بی سابقه است و بینش بیشتری در مورد مکانیسم رشد این فیلم ها ارائه می دهد."
ضخامت NGF بین فیلم های گرافیتی با ضخامت تجاری در دسترس و گرافن تک لایه قرار می گیرد. کاستا گفت: "NGF ورق های گرافنی و گرافیتی صنعتی را تکمیل می کند و به زرادخانه فیلم های کربن لایه ای اضافه می کند." به عنوان مثال ، به دلیل انعطاف پذیری آن ، NGF می تواند برای مدیریت حرارتی در تلفن های همراه انعطاف پذیر که اکنون در بازار ظاهر می شوند ، استفاده شود. وی افزود: "در مقایسه با فیلم های گرافن ، ادغام NGF ارزان تر و پایدارتر خواهد بود."
با این حال ، NGF استفاده های زیادی فراتر از اتلاف گرما دارد. یک ویژگی جالب که در تصاویر TEM برجسته شده است این است که برخی از قسمت های NGF فقط چند لایه ضخیم کربن هستند. Deoka گفت: "نکته قابل توجه ، وجود چندین لایه از دامنه های گرافن ، میزان کافی از شفافیت نور قابل مشاهده را در طول فیلم تضمین می کند." این تیم تحقیق فرض کرد که NGF رسانا و شفاف می تواند به عنوان یک جزء سلولهای خورشیدی یا به عنوان یک ماده سنجش برای تشخیص گاز دی اکسید نیتروژن استفاده شود. کاستا گفت: "ما قصد داریم NGF را در دستگاه ها ادغام کنیم تا بتواند به عنوان یک ماده فعال چند منظوره عمل کند."
اطلاعات بیشتر: Gitanjali Deokar و همکاران ، رشد سریع فیلم های گرافیتی با ضخامت نانومتر در فویل نیکل در مقیاس ویفر و تجزیه و تحلیل ساختاری آنها ، فناوری نانو (2020). doi: 10.1088/1361-6528/aba712
اگر با یک تایپی ، نادرست روبرو هستید یا می خواهید درخواستی را برای ویرایش محتوا در این صفحه ارسال کنید ، لطفاً از این فرم استفاده کنید. برای سوالات عمومی ، لطفاً از فرم تماس با ما استفاده کنید. برای بازخورد عمومی ، از بخش نظرات عمومی در زیر استفاده کنید (دستورالعمل ها را دنبال کنید).
نظر شما برای ما مهم است. با این حال ، به دلیل حجم زیاد پیام ها ، ما نمی توانیم پاسخ شخصی را تضمین کنیم.
آدرس ایمیل شما فقط برای گفتن گیرنده هایی که ایمیل ارسال می کنند استفاده می شود. نه آدرس شما و نه آدرس گیرنده برای هیچ هدف دیگری استفاده نمی شود. اطلاعاتی که وارد می کنید در ایمیل شما ظاهر می شود و به هیچ وجه توسط Phys.org ذخیره نمی شود.
به روزرسانی های هفتگی و/یا روزانه را در صندوق ورودی خود دریافت کنید. شما می توانید در هر زمان مشترک شوید و ما هرگز جزئیات شما را با اشخاص ثالث به اشتراک نمی گذاریم.
ما محتوای خود را در دسترس همه قرار می دهیم. از مأموریت Science X با یک حساب حق بیمه حمایت کنید.