在最新的智能手机中冷却强大的电子产品可能是一个重大挑战。阿卜杜拉国王科学技术大学的研究人员开发了一种快速有效的方法来创建碳材料，非常适合从电子设备散发热量。这种多功能的材料可以找到其他应用，从气体传感器到太阳能电池板。
许多电子设备使用石墨膜来进行和消散电子组件产生的热量。尽管石墨是碳的自然形式，但电子中的热管理是一种苛刻的应用，通常取决于使用高质量的微米厚石墨膜。 “但是，使用聚合物作为原材料制作这些石墨膜的方法是复杂且能源密集的，”佩德罗·科斯塔（Pedro Costa）实验室的博士后Gitanjali Deokar解释说。这些薄膜是通过多步过程制作的，该过程需要高达3,200摄氏度的温度，并且不能比几微米更薄的薄膜生产。
Deokar，Costa及其同事开发了一种快速且节能的方法，用于使石墨片厚约100纳米。该团队使用一种称为化学蒸气沉积（CVD）的技术在镍箔上生长纳米厚的石墨膜（NGFS），在那里镍催化了将热甲烷转化为石墨表面上的石墨。 Deokar说：“我们仅在900摄氏度的反应温度下仅在5分钟的CVD增长步骤中实现了NGF。”
NGF可以在面积高达55 cm2的床单中生长，并在箔纸的两侧生长。它可以将其删除并转移到其他表面，而无需聚合物支撑层，这是使用单层石墨烯膜时的常见要求。
与电子显微镜专家亚历山德罗·吉诺维斯（Alessandro Genovese）合作，该团队获得了NGF在镍上的跨截面的透射电子显微镜（TEM）图像。 Costa说：“观察石墨膜和镍箔之间的界面是一个前所未有的成就，将为这些膜的增长机制提供更多的见解。”
NGF的厚度属于市售的微米厚的石墨膜和单层石墨烯之间。科斯塔说：“ NGF补充了石墨烯和工业石墨板，增加了分层碳膜的库。”例如，由于其灵活性，NGF可用于现在开始出现在市场上的灵活手机中的热管理。他补充说：“与石墨烯膜相比，NGF的整合将更便宜，更稳定。”
但是，NGF除了散热外有许多用途。 TEM图像中突出显示的一个有趣的功能是，NGF的某些部分只是碳厚的几层。 Deoka说：“值得注意的是，在整个电影中，多层石墨烯域的存在确保了足够的可见光透明度。”研究小组假设，传导性的半透明NGF可以用作太阳能电池的组成部分，也可以用作检测二氧化氮气体的传感材料。 Costa说：“我们计划将NGF集成到设备中，以便它可以充当多功能的活动材料。”
更多信息：Gitanjali Deokar等人，晶圆尺寸镍箔上纳米厚的石墨膜的快速生长及其结构分析纳米技术（2020）。 doi：10.1088/1361-6528/aba712
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发布时间：9月5日至2024年