1. Ingegneria del substrato:il substrato su cui viene coltivato o trasferito il grafene può influenzare in modo significativo le sue proprietà termiche. Substrati con elevata conduttività termica, come rame o diamante, possono facilitare una rapida dissipazione del calore e aumentare la velocità di raffreddamento del grafene. Al contrario, i substrati con bassa conduttività termica, come vetro o polimeri, possono agire come isolanti termici e rallentare il processo di raffreddamento.
2. Materiali di interfaccia termica:l'introduzione di materiali di interfaccia termica (TIM) tra il grafene e il substrato può migliorare il contatto termico e migliorare il trasferimento di calore. I TIM, tipicamente costituiti da materiali morbidi e termicamente conduttivi come grasso termico, materiali a cambiamento di fase o pellicole metallizzate, possono ridurre la resistenza termica e favorire un raffreddamento più rapido del grafene.
3. Micro/nanostruttura:la creazione di micro/nanostrutture sulla superficie del grafene può influenzarne le proprietà di trasporto termico. Introducendo pori, rughe o altre modifiche superficiali, è possibile ridurre l'effettiva conduttività termica del grafene. Questo approccio può portare a velocità di raffreddamento più lente, consentendo una migliore gestione termica in applicazioni specifiche.
4. Grafene multistrato:l'impilamento di più strati di grafene può creare una struttura multistrato con conduttività termica ridotta rispetto al grafene a strato singolo. Le interazioni tra gli strati tra i fogli di grafene possono ostacolare la propagazione del calore, con conseguente rallentamento della velocità di raffreddamento.
5. Doping e funzionalizzazione:drogare il grafene con impurità o introdurre gruppi funzionali chimici può modificarne le proprietà elettroniche e termiche. Alcuni droganti o gruppi funzionali possono agire come centri di diffusione dei fononi, interrompendo il trasporto dei trasportatori di calore e portando a una ridotta conduttività termica. Ciò può controllare efficacemente la velocità di raffreddamento del grafene.
6. Campi esterni:l'applicazione di campi esterni, come campi elettrici o magnetici, può influenzare le proprietà termiche del grafene. Questi campi possono indurre cambiamenti nella struttura elettronica e nel trasporto dei fononi, influenzando la velocità di raffreddamento. Tuttavia, l’implementazione pratica di questo approccio richiede un’attenta considerazione e ottimizzazione.
Vale la pena notare che il metodo specifico utilizzato per controllare la velocità di raffreddamento del grafene dipende dall'applicazione prevista e dalle prestazioni termiche desiderate. Comprendere i meccanismi di trasporto termico sottostanti e ottimizzare il sistema grafene-substrato sono cruciali per ottenere il comportamento di raffreddamento desiderato e massimizzare il potenziale del materiale.
