Het koelen van de krachtige elektronica in de nieuwste smartphones kan een grote uitdaging zijn. Onderzoekers van King Abdullah University of Science and Technology hebben een snelle en efficiënte methode ontwikkeld voor het creëren van koolstofmaterialen die ideaal zijn voor het afwenden van warmte van elektronische apparaten. Dit veelzijdige materiaal kan andere toepassingen vinden, van gassensoren tot zonnepanelen.
Veel elektronische apparaten gebruiken grafietfilms om de warmte te voeren en af te voeren die wordt gegenereerd door elektronische componenten. Hoewel grafiet een natuurlijke vorm van koolstof is, is thermisch beheer in elektronica een veeleisende toepassing en hangt ze vaak af van het gebruik van hoogwaardige micron-dikke grafietfilms. "De methode om deze grafietfilms te maken met behulp van polymeren als grondstoffen is echter complex en energie-intensief", legt Gitanjali Deokar uit, een postdoc in het lab van Pedro Costa die het werk leidde. De films worden gemaakt via een meerstapsproces dat temperaturen tot 3.200 graden Celsius vereist en geen films dunner kunnen produceren dan een paar micron.
Deokar, Costa en hun collega's hebben een snelle en energiezuinige methode ontwikkeld om grafietbladen ongeveer 100 nanometer dik te maken. Het team gebruikte een techniek genaamd Chemical Vapor Deposition (CVD) om nanometer-dikke grafietfilms (NGF's) op nikkelfolie te laten groeien, waar het nikkel de conversie van hete methaan in grafiet op het oppervlak katalyseert. "We hebben NGF bereikt in slechts een CVD-groeistap van 5 minuten bij een reactietemperatuur van 900 graden Celsius," zei Deokar.
NGF kan uitgroeien tot vellen tot 55 cm2 in gebied en aan beide zijden van de folie groeien. Het kan worden verwijderd en overgebracht naar andere oppervlakken zonder de noodzaak van een polymeersteunlaag, wat een veel voorkomende vereiste is bij het werken met grafeenfilms met één laag.
Werken met elektronenmicroscopie-expert Alessandro Genovese, verkreeg het team transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) -beelden van dwarsdoorsneden van NGF op nikkel. "Het observeren van de interface tussen grafietfilms en nikkelfolie is een ongekende prestatie en zal extra inzichten bieden in het groeimechanisme van deze films," zei Costa.
De dikte van NGF valt tussen in de handel verkrijgbare micron-dikke grafietfilms en grafeen met één laag. "NGF is een aanvulling op grafeen- en industriële grafietplaten, wat bijdraagt aan het arsenaal van gelaagde koolstoffilms," zei Costa. Vanwege de flexibiliteit kan NGF bijvoorbeeld worden gebruikt voor thermisch beheer in flexibele mobiele telefoons die nu op de markt beginnen te verschijnen. "In vergelijking met grafeenfilms zal de integratie van NGF goedkoper en stabieler zijn," voegde hij eraan toe.
NGF heeft echter veel toepassingen die verder gaan dan warmtedissipatie. Een interessante functie die in de TEM -afbeeldingen wordt benadrukt, is dat sommige delen van de NGF slechts enkele lagen koolstof dik zijn. "Opmerkelijk is dat de aanwezigheid van meerdere lagen grafeendomeinen een voldoende mate van zichtbare lichte transparantie in de hele film zorgt," zei Deoka. Het onderzoeksteam veronderstelde dat de geleidende, doorschijnende NGF zou kunnen worden gebruikt als een component van zonnecellen of als een detectiemateriaal voor het detecteren van stikstofdioxidegas. "We zijn van plan NGF in apparaten te integreren zodat het kan fungeren als een multifunctioneel actief materiaal," zei Costa.
Meer informatie: Gitanjali Deokar et al., Snelle groei van nanometer-dikke grafietfilms op waferschaal nikkelfolie en hun structurele analyse, nanotechnologie (2020). Doi: 10.1088/1361-6528/ABA712
Als u een typefout, onnauwkeurigheid tegenkomt of een verzoek wilt indienen om inhoud op deze pagina te bewerken, gebruik dan dit formulier. Gebruik voor algemene vragen ons contactformulier. Gebruik voor algemene feedback de sectie openbare opmerkingen hieronder (volg de instructies).
Uw mening is belangrijk voor ons. Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen gepersonaliseerde reactie garanderen.
Uw e -mailadres wordt alleen gebruikt om ontvangers te vertellen die de e -mail hebben verzonden. Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger zal voor enig ander doel worden gebruikt. De informatie die u invoert, verschijnt in uw e -mail en wordt in geen enkele vorm door Phys.org opgeslagen.
Ontvang wekelijkse en/of dagelijkse updates in uw inbox. U kunt zich op elk gewenst moment afmelden en we zullen uw gegevens nooit delen met derden.
We maken onze inhoud voor iedereen toegankelijk. Overweeg de missie van Science X te ondersteunen met een premium -account.
Posttijd: SEP-05-2024