Può essere una sfida significativa raffreddare la potente elettronica racchiusa all'interno degli ultimi smartphone. I ricercatori KAUST hanno sviluppato un modo rapido ed efficiente per creare un materiale in carbonio che potrebbe essere ideale per dissipare il calore nei dispositivi elettronici. Questo materiale versatile potrebbe anche avere usi aggiuntivi che vanno dai sensori di gas alle celle solari.

Molti dispositivi elettronici utilizzano pellicole di grafite per allontanare e dissipare il calore generato dai loro componenti elettronici. Sebbene la grafite sia una forma naturale di carbonio, la gestione del calore dell'elettronica è un'applicazione impegnativa e di solito si basa sull'uso di pellicole di grafite prodotte di alta qualità dello spessore di micrometri. "Però, il metodo utilizzato per realizzare questi film di grafite, usando il polimero come materiale di partenza, è complesso e molto energivoro, "dice Geetanjali Deokar, un postdoc nel laboratorio di Pedro Costa, che ha condotto i lavori. I film sono realizzati in un processo a più fasi che richiede temperature fino a 3200 gradi Celsius e che non possono produrre film più sottili di pochi micrometri.

Deokar, Costa e i suoi colleghi hanno sviluppato un rapido, modo efficiente dal punto di vista energetico per realizzare lastre di grafite con uno spessore di circa 100 nanometri. Il team ha coltivato pellicole di grafite di spessore nanometrico (NGF) su fogli di nichel utilizzando una tecnica chiamata deposizione chimica da vapore (CVD) in cui il nichel converte cataliticamente il gas metano caldo in grafite sulla sua superficie. "Abbiamo ottenuto NGF con una fase di crescita CVD di soli cinque minuti a una temperatura di reazione di 900 gradi Celsius, "dice Deokar.

Gli NGF, che poteva essere coltivato in fogli fino a 55 centimetri quadrati, cresciuto su entrambi i lati della lamina. Può essere estratto e trasferito su altre superfici senza la necessità di uno strato di supporto polimerico, che è un requisito comune quando si maneggiano film di grafene a strato singolo.

Lavorando con lo specialista in microscopia elettronica Alessandro Genovese, il team ha catturato immagini di microscopia elettronica a trasmissione in sezione trasversale (TEM) dell'NGF su nichel. "Osservare l'interfaccia dei film di grafite con il foglio di nichel è stato un risultato senza precedenti che getterà ulteriore luce sui meccanismi di crescita di questi film, "dice Costa.

In termini di spessore, L'NGF si colloca tra le pellicole di grafite di spessore micrometrico disponibili in commercio e il grafene a strato singolo. "Gli NGF completano i fogli di grafene e grafite industriale, aggiungendo alla cassetta degli attrezzi di pellicole di carbonio stratificate, " dice Costa. Grazie alla sua flessibilità, Per esempio, NGF potrebbe prestarsi alla gestione del calore nei telefoni flessibili che ora iniziano ad apparire sul mercato. "L'integrazione con NGF sarebbe più economica e più robusta di quella che si potrebbe ottenere con un film di grafene, " Aggiunge.

Però, Gli NGF potrebbero trovare molte applicazioni oltre alla dissipazione del calore. Una caratteristica intrigante, evidenziato nelle immagini TEM, era che alcune sezioni dell'NGF avevano uno spessore di pochi fogli di carbonio. "Sorprendentemente, la presenza dei domini di grafene a pochi strati ha determinato un ragionevole grado di trasparenza alla luce visibile del film complessivo, " Dice Deokar. Il team ha proposto di dirigere, gli NGF semitrasparenti potrebbero essere utilizzati come componenti di celle solari, o come materiale per sensori per il rilevamento di gas NO2. "Abbiamo in programma di integrare gli NGF in dispositivi in ​​cui agirebbero come materiale attivo multifunzionale, "dice Costa.