Kølende grafenbaseret film tæt på produktion i pilotskala

Varmeafledning inden for elektronik og optoelektronik er en alvorlig flaskehals i den videre udvikling af systemer inden for disse områder. For at få styr på dette alvorlige problem, forskere ved Chalmers Tekniske Universitet har udviklet en effektiv måde at køle elektronik på ved at bruge funktionaliserede grafen-nanoflager. Resultaterne vil blive offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Naturkommunikation .

"I bund og grund, vi har fundet en gylden nøgle til at opnå effektiv varmetransport i elektronik og andre strømapparater ved at bruge grafen nanoflake-baseret film. Dette kan åbne op for potentielle anvendelser af denne type film på brede områder, og vi kommer tættere på produktion i pilotskala baseret på denne opdagelse, " siger Johan Liu, Professor i elektronikproduktion ved Chalmers Tekniska Högskola i Sverige.

Forskerne studerede varmeoverførselsforbedringen af ​​filmen med forskellige funktionaliserede amino-baserede og azid-baserede silanmolekyler, og fandt ud af, at filmens varmeoverførselseffektivitet kan forbedres med over 76 procent ved at introducere funktionaliseringsmolekyler, sammenlignet med et referencesystem uden det funktionelle lag. Dette skyldes hovedsageligt, at kontaktmodstanden blev drastisk reduceret ved at introducere funktionaliseringsmolekylerne.

I mellemtiden molekylær dynamiske simuleringer og ab initio beregninger afslører, at det funktionelle lag begrænser krydsplanspredningen af ​​lavfrekvente fononer, hvilket igen forbedrer in-plane varmeledning af den bundne film ved at genvinde den lange bøjelige fonon-levetid. Resultaterne foreslog potentielle termiske styringsløsninger til elektroniske enheder.

I forskningen, forskere studerede en række molekyler, der var immobiliseret ved grænsefladerne og i kanten af ​​grafen nanoflake-baserede ark, der danner kovalente bindinger. De undersøgte også interface termisk modstand ved at bruge en foto-termisk reflektans måleteknik for at demonstrere en forbedret termisk kobling på grund af funktionalisering.

"Det er første gang, der er lavet en sådan systematisk forskning. Det nuværende arbejde er meget mere omfattende end tidligere offentliggjorte resultater fra flere involverede partnere, og det dækker flere funktionaliseringsmolekyler og også mere omfattende direkte beviser for måling af termisk kontaktmodstand, " siger Johan Liu.