Tehokkaan elektroniikan jäähdyttäminen uusimpien älypuhelimien jäähdyttäminen voi olla suuri haaste. Kuningas Abdullahin tiede- ja tekniikkayliopiston tutkijat ovat kehittäneet nopean ja tehokkaan menetelmän hiilimateriaalien luomiseksi, jotka ovat ihanteellisia elektronisten laitteiden lämmön hajottamiseen. Tämä monipuolinen materiaali voi löytää muita sovelluksia kaasuantureista aurinkopaneeleihin.
Monet elektroniset laitteet käyttävät grafiittikalvoja elektronisten komponenttien tuottaman lämmön johtamiseen ja hajottamiseen. Vaikka grafiitti on luonnollinen hiilen muoto, elektroniikan lämmönhallinta on vaativa sovellus ja riippuu usein korkealaatuisten mikronin paksujen grafiittikalvojen käytöstä. "Menetelmä näiden grafiittikalvojen tekemiseksi polymeereinä raaka-aineina on kuitenkin monimutkainen ja energiaintensiivinen", selittää Gitanjali Deokar, Pedro Costan laboratorion postdokumentti, joka johti työtä. Kalvot valmistetaan monivaiheisella prosessilla, joka vaatii lämpötiloja jopa 3200 asteeseen saakka, eivätkä pysty tuottamaan ohuempia kalvoja kuin muutama mikroni.
Deokar, Costa ja heidän kollegansa ovat kehittäneet nopean ja energiatehokkaan menetelmän grafiittiarkkien valmistamiseksi noin 100 nanometriä paksuista. Ryhmä käytti tekniikkaa, jota kutsutaan kemiallisen höyryn laskeutumiselle (CVD) nikkelifoliossa nanometrien paksuisten grafiittikalvojen (NGFS) kasvattamiseksi, missä nikkeli katalysoi kuuman metaanin muuntamista grafiitiksi pinnallaan. "Saavutimme NGF: n vain 5 minuutin CVD-kasvuvaiheessa reaktiolämpötilassa 900 celsiusastetta", Deokar sanoi.
NGF voi kasvaa arkkeiksi enintään 55 cm2: een alueella ja kasvaa folion molemmilla puolilla. Se voidaan poistaa ja siirtää muille pinnoille ilman polymeerien tukikerroksen tarvetta, mikä on yleinen vaatimus työskennellessään yksikerroksisten grafeenikalvojen kanssa.
Työskentelemällä elektronimikroskopian asiantuntijan Alessandro Genovesen kanssa ryhmä sai siirtoelektronimikroskopia (TEM) NGF: n poikkileikkauksista nikkelillä. "Grafiittikalvojen ja nikkelifolion välisen rajapinnan tarkkailu on ennennäkemätön saavutus ja antaa lisätietoja näiden elokuvien kasvumekanismista", Costa sanoi.
NGF: n paksuus putoaa kaupallisesti saatavien mikronpaksujen grafiittikalvojen ja yksikerroksisen grafeenin välillä. "NGF täydentää grafeeni- ja teollisuusgrafiittiarkkeja lisäämällä kerrostettujen hiilikalvojen arsenaalia", Costa sanoi. Esimerkiksi joustavuutensa vuoksi NGF: ää voidaan käyttää lämmönhallintaan joustavissa matkapuhelimissa, jotka ovat nyt alkaneet näkyä markkinoilla. "Verrattuna grafeenikalvoihin, NGF: n integrointi on halvempaa ja vakaampaa", hän lisäsi.
NGF: llä on kuitenkin monia käyttötarkoituksia lämmön hajoamisen ulkopuolella. Mielenkiintoinen ominaisuus, joka on korostettu TEM -kuvissa, on, että jotkut NGF: n osat ovat vain muutama hiilen paksu kerros. "Huomattavana on, että useiden grafeenidomeenien kerrosten läsnäolo varmistaa riittävän näkyvän valon läpinäkyvyyden koko elokuvan", Deoka sanoi. Tutkimusryhmä oletti, että johtavaa, läpikuultavaa NGF: tä voitaisiin käyttää aurinkokennojen komponenttina tai havainnerimateriaalina typpidioksidikaasun havaitsemiseksi. "Aiomme integroida NGF: n laitteisiin, jotta se voi toimia monitoiminnallisena aktiivisena materiaalina", Costa sanoi.
Lisätietoja: Gitanjali Deokar et ai., Nanometrien paksuisten grafiittikalvojen nopea kasvu kiekko-asteikolla nikkelikalvolla ja niiden rakenteellisella analyysillä, nanoteknologialla (2020). Doi: 10.1088/1361-6528/ABA712
Jos kohtaat kirjoitusvirhettä, epätarkkuutta tai haluat lähettää pyynnön tämän sivun sisällön muokkaamiseksi, käytä tätä lomaketta. Yleisiä kysymyksiä varten käytä yhteyslomaketta. Yleistä palautetta varten käytä alla olevaa julkista kommenttiosaa (noudata ohjeita).
Mielipiteesi on meille tärkeä. Viestien suuren määrän vuoksi emme kuitenkaan voi taata henkilökohtaista vastausta.
Sähköpostiosoitteesi on käytetty vain vastaanottajille, jotka lähettivät sähköpostia. Osoitteesi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen. Antamasi tiedot näkyvät sähköpostiisi, eikä Phys.org tallentanut niitä missään muodossa.
Vastaanota viikoittaisia ja/tai päivittäisiä päivityksiä postilaatikkoosi. Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansien osapuolten kanssa.
Teemme sisällöstämme kaikkien saataville. Harkitse Science X: n tehtävän tukemista premium -tilillä.
Viestin aika: SEP-05-2024