Quello che potrebbe essere l'ultimo dissipatore di calore è possibile solo grazie a un'altra sorprendente capacità del grafene. La forma di carbonio dello spessore di un atomo può fungere da intermediario che consente ai nanotubi di carbonio allineati verticalmente di crescere su quasi tutto.

Ciò include i diamanti. Una struttura a film di diamante/grafene/nanotubo è stato il risultato di una nuova ricerca condotta da scienziati della Rice University e dell'Honda Research Institute USA, riportato oggi nel diario online di Nature Rapporti scientifici .

Il cuore della ricerca è la rivelazione che quando il grafene viene usato come intermediario, le superfici considerate inutilizzabili come substrati per la crescita dei nanotubi di carbonio hanno ora il potenziale per farlo. Diamond sembra essere un buon esempio, secondo lo scienziato dei materiali della Rice Pulickel Ajayan e lo scienziato capo della Honda Avetik Harutyunyan.

Il diamante conduce molto bene il calore, cinque volte meglio del rame. Ma la sua superficie disponibile è molto bassa. Per sua stessa natura, il grafene dello spessore di un atomo è tutta la superficie. Lo stesso si potrebbe dire dei nanotubi di carbonio, che sono fondamentalmente tubi di grafene arrotolati. Una foresta allineata verticalmente di nanotubi di carbonio coltivati ​​su diamante disperderebbe il calore come un dissipatore di calore tradizionale, ma con milioni di pinne. Una tale matrice ultrasottile potrebbe risparmiare spazio in piccoli dispositivi basati su microprocessore.

"Ulteriori lavori in questo senso potrebbero produrre strutture come array di nanotubi modellati su diamante che potrebbero essere utilizzati in dispositivi elettronici, " ha detto Ajayan. Anche il grafene e i nanotubi metallici sono altamente conduttivi; in combinazione con substrati metallici, possono anche avere usi nell'elettronica avanzata, Egli ha detto.

Per testare le loro idee, il team Honda ha coltivato vari tipi di grafene su lamina di rame mediante deposizione chimica da vapore standard. Hanno quindi trasferito i minuscoli fogli di grafene sul diamante, quarzo e altri metalli per ulteriori studi da parte del team di Rice.

Hanno scoperto che solo il grafene a strato singolo funzionava bene, e i fogli con increspature o rughe hanno funzionato meglio. I difetti sembravano catturare e trattenere le particelle di catalizzatore a base di ferro trasportate dall'aria da cui crescono i nanotubi. I ricercatori pensano che il grafene faciliti la crescita dei nanotubi impedendo alle particelle di catalizzatore di aggregarsi.

Ajayan pensa che l'estrema sottigliezza del grafene faccia il suo dovere. In uno studio precedente, il laboratorio della Rice ha scoperto che il grafene mostra che i materiali rivestiti con grafene possono bagnarsi, ma il grafene fornisce protezione contro l'ossidazione. "Questa potrebbe essere una delle cose più importanti del grafene, che puoi avere un rivestimento non invasivo che mantiene le proprietà del supporto ma aggiunge valore, " ha detto. "Qui consente l'attività catalitica ma impedisce al catalizzatore di aggregarsi".

I test hanno scoperto che lo strato di grafene rimane intatto tra la foresta di nanotubi e il diamante o altro substrato. Su un substrato metallico come il rame, l'intero ibrido è altamente conduttivo.

Tale perfetta integrazione attraverso l'interfaccia del grafene fornirebbe una resistenza a basso contatto tra i collettori di corrente e i materiali attivi delle celle elettrochimiche, un notevole passo avanti verso la costruzione di dispositivi energetici ad alta potenza, ha affermato la ricercatrice e coautrice di Rice Leela Mohana Reddy Arava.