Это может быть серьезной проблемой, чтобы охладить мощную электронику, упакованную внутри новейших смартфонов. Исследователи KAUST разработали быстрый и эффективный способ получения углеродного материала, который идеально подходит для рассеивания тепла в электронных устройствах. Этот универсальный материал может также иметь дополнительные области применения, начиная от газовых датчиков и заканчивая солнечными батареями. Многие электронные устройства используют графитовые пленки для отвода и рассеивания тепла, выделяемого их электронными компонентами. Несмотря на то, что графит является природной формой углерода, терморегулирование электроники является сложным приложением и обычно основывается на использовании высококачественных изготовленных графитовых пленок толщиной в микрометр. Однако метод, используемый для изготовления этих графитовых пленок с использованием полимера в качестве исходного материала, является сложным и очень энергоемким, говорит Gitanjali Deokar. Пленки изготавливаются в многоступенчатом процессе, кой требует температуры до 3200 градусов Цельсия и который не может производить пленки тоньше нескольких микрометров.
Deokar, Costa и их коллеги разработали быстрый и энергоэффективный способ изготовления графитовых листов толщиной около 100 нанометров. Команда выращивала нанометровые графитовые пленки (NGF) на никелевой фольге с использованием метода химического осаждения из паровой фазы (CVD), в котором никель каталитически преобразует горячий газ метана в графит на своей поверхности. Мы достигли NGFs с шагом роста CVD всего пять минут при температуре реакции 900 градусов Цельсия, говорит Deokar.NGFs, которые можно было выращивать в листах размером до 55 квадратных сантиметров, росли по обе стороны фольги. Он может быть извлечен и перенесен на другие поверхности без необходимости полимерного опорного слоя, что является общим требованием при работе с однослойными графе новыми пленками.
Работая со специалистом по электронной микроскопии Alessandro Genovese, команда захватила поперечные изображения просвечивающей электронной микроскопии (ТЭМ) NGF на никеле. Наблюдение за границей раздела графитовых пленок с никелевой фольгой было беспрецедентным достижением, которое прольет дополнительный свет на механизмы роста этих пленок, говорит Коста.
По толщине NGF находится между коммерчески доступными пленками графита толщиной в микрометр и однослойным graphene. NGFs дополняют графе новые и промышленные графитовые листы, добавляя к набору инструментов слоистые углеродные пленки, - говорит Коста. Благодаря своей гибкости, например, NGF может быть использован для управления теплом в гибких телефонах, которые сейчас начинают появляться на рынке. Интеграция NGF была бы дешевле и надежнее, чем то, что можно было бы получить с помощью графе новой пленки, добавляет он.
Однако NGFs может найти много применений в дополнение к рассеиванию тепла. Одна интригующая особенность, выделенная на изображениях Tem, заключалась в том, что некоторые секции НГФ были всего лишь несколькими углеродными листами толщиной. Примечательно, что присутствие нескольких слоев графе новых доменов привело к разумной степени прозрачности видимого света всей пленки, говорит Deokar. Группа предложила использовать проводящие полупрозрачные НГФ в качестве компонента солнечных элементов или в качестве сенсорного материала для обнаружения газа NO2. Мы планируем интегрировать NGFs в устройства, где они будут действовать как многофункциональный активный материал, говорит Коста.
