Új módszer a grafitalapú hővezető anyagok fejlesztésére

Kutatók gyors és hatékony módszert fejlesztettek ki egy olyan szénalapú anyag előállítására, amely felhasználható a hő elvezetésére az elektronikus eszközökben. A szaúd-arábiai KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) kutatócsoportja azt állítja, hogy az anyagnak további felhasználási lehetőségei is vannak, a gázérzékelőktől kezdve a napelemekig.

Számos elektronikus eszköz vékony grafitrétegeket használ az elektronikus alkatrészek által termelt hő elvezetéséhez. Jóllehet a grafit a szén természetes formája, az elektronikai eszközök hőmenedzsmentjéhez általában kiváló minőségű, mikrométer vastagságú, speciális grafitrétegek felhasználására van szükség.

“A grafitrétegek elkészítéséhez alapanyagként nem tiszta grafitot, hanem egy polimert használnak, maga a folyamat pedig nagyon összetett és energiaigényes” – mondta Geetanjai Deokar, a Pedro Costa kutatásvezető laboratóriumának munkatársa a brit The Engineernek. 

- Hirdetés -



- Hirdetés -

A grafitfilmek többlépcsős folyamatban készülnek, amely legfeljebb 3200 Celsius fokos hőmérsékletet igényel, és nem képes néhány mikrométernél vékonyabb filmeket előállítani.

Deokar és Costa, valamint munkatársaik tanulmánya szerint gyorsan és energiatakarékosan oldották meg a körülbelül 100 nanométer vastagságú grafitlapok előállítását. Ezt úgy sikerült elérni, hogy a kutatócsoport nanométer vastag grafitfóliákat (NGF) növesztett nikkelfóliákon, kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) alkalmazásával, aminek hatására a nikkel katalizátorként grafittá alakítja felületén a forró metángázt. “Ezzel az eljárással mindössze öt perc alatt értük el az NGF-ek kialakulását 900 °C reakcióhőmérsékleten” – nyilatkozta Deokar.

Az 55 cm2-ig terjedő, laponként kialakítható NGF-ek a nikkelfólia mindkét oldalán nőveszthetőek. A KAUST szerint ezek a lapok polimerhordozó réteg nélkül is leválaszthatóak, és átvihetőek más felületekre, ami általános követelmény az egyrétegű grafén filmek kezelésénél.

© 2020 KAUST; Xavier Pita

Alessandro Genovese elektronmikroszkópos szakemberrel együttműködve a csapat képes volt keresztmetszeti transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) képeket rögzíteni a nikkelen keletkezett NGF-ről. “A grafitfilmek és a nikkelfólia közötti interfész megfigyelése soha nem látott eredmény volt, amely további információkkal szolgál a filmek növekedési mechanizmusaival kapcsolatban” – mondta Costa.

Vastagságát tekintve az NGF a kereskedelemben kapható mikrométer vastagságú grafitfilmek és az egyrétegű grafén között helyezkedik el. “Az NGF-ek a grafént és az ipari grafitlapokat kiegészíthetik a réteges szénfóliák eszköztárával” – tette hozzá Costa.

Rugalmassága miatt az NGF megoldást nyújthat az újra divatossá váló hajlítható telefonok hőkezelésére is. Costa szerint: “Az NGF integrálása olcsóbb és nagyobb felületeken is praktikusabb, mint amit grafénfóliával el lehet elérni.”

A KAUST csapata elmondta, hogy az NGF-ek a hőelvezetés mellett számos más probléma esetében is sikerrel alkalmazhatóak. Az anyag egyik izgalmas jellemzője, hogy egyes szakaszai csak néhány szénrétegnyi vastagságúak. “Figyelemreméltó, hogy a néhány grafén rétegből álló anyag átereszti a látható fényt” – mondta Deokar.

A vezető, félig átlátszó NGF-ek felhasználhatók a napelemek komponenseként vagy érzékelőanyagként nitrogén-dioxid kimutatására. “Az NGF-ek integrálását olyan eszközökbe is tervezzük, ahol multifunkcionális aktív anyagként működnek” – zárta szavait Costa.

Okosipar.hu

- Hirdetés -