La película ensamblada de grafeno muestra una conductividad térmica más alta que la película de grafito

La película ensamblada de grafeno muestra una conductividad térmica más alta que la película de grafito

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers, Suecia, han desarrollado una película ensamblada con grafeno que tiene una conductividad térmica un 60% más alta que la película de grafito, a pesar de que el grafito simplemente consiste en muchas capas de grafeno. La película de grafeno muestra un gran potencial como novedoso material de expansión de calor para electrónica impulsada por factores de forma y otros sistemas de alta potencia.

Hasta ahora, los científicos de la comunidad de investigación de grafeno han supuesto que la película ensamblada con grafeno no puede tener una conductividad térmica más alta que la película de grafito. El grafeno de capa única tiene una conductividad térmica entre 3500 y 5000 W / mK. Si junta dos capas de grafeno, teóricamente se convierte en grafito, ya que el grafeno es solo una capa de grafito.

Hoy en día, las películas de grafito, que son prácticamente útiles para la disipación de calor y la propagación en teléfonos móviles y otros dispositivos de potencia, tienen una conductividad térmica de hasta 1950 W / mK. Por lo tanto, la película ensamblada con grafeno no debe tener una conductividad térmica más alta que esta.

Los científicos investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han cambiado recientemente esta situación. Descubrieron que la conductividad térmica de la película ensamblada con grafeno puede alcanzar hasta 3200 W / mK, que es más del 60 por ciento más alta que las mejores películas de grafito.

El profesor Johan Liu y su equipo de investigación lo han hecho mediante un cuidadoso control del tamaño del grano y de las órdenes de apilamiento de las capas de grafeno. La alta conductividad térmica es el resultado de un gran tamaño de grano, alta planitud y débil energía de unión de capa intermedia de las capas de grafeno. Con estas características importantes, los fonones, cuyo movimiento y vibración determinan el rendimiento térmico, pueden moverse más rápido en las capas de grafeno en lugar de interactuar entre las capas, lo que conduce a una mayor conductividad térmica.

“De hecho, este es un gran avance científico, y puede tener un gran impacto en la transformación de la industria existente de fabricación de películas de grafito”, dice Johan Liu.

Además, los investigadores descubrieron que la película de grafeno tiene una resistencia mecánica a la tracción casi tres veces mayor que la película de grafito, llegando a 70 MPa.

“Con las ventajas de una conductividad térmica ultra alta y estructuras delgadas, flexibles y robustas, la película de grafeno desarrollada muestra un gran potencial como novedoso material de expansión de calor para la gestión térmica de sistemas electrónicos de impulsos y otros sistemas de alta potencia, “dice Johan Liu.

Como consecuencia de la miniaturización e integración interminables, el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos electrónicos modernos y muchos otros sistemas de alta potencia están muy amenazados por problemas graves de disipación térmica.

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