p O grafeno com pilares transferiria melhor o calor se o material teórico tivesse algumas junções assimétricas que causassem rugas, de acordo com os engenheiros da Rice University. p O cientista de materiais de arroz Rouzbeh Shahsavari e o ex-aluno Navid Sakhavand primeiro construíram modelos de computador em nível de átomo de grafeno pilarizado - folhas de grafeno conectadas por nanotubos de carbono ligados covalentemente - para descobrir sua força e propriedades elétricas, bem como sua condutividade térmica.

p Em um novo estudo, eles descobriram que a manipulação das juntas entre os nanotubos e o grafeno tem um impacto significativo na capacidade do material de direcionar o calor. Isso pode ser importante, pois os dispositivos eletrônicos encolhem e exigem dissipadores de calor mais sofisticados.

p A pesquisa aparece na revista American Chemical Society Materiais e interfaces aplicados ACS .

p Os pesquisadores que estudam ou estão trabalhando para fazer grafeno em pilares viram principalmente duas características do material teórico:o comprimento dos pilares e a distância entre eles. O novo estudo sugere que um terceiro parâmetro - a natureza da junção entre o grafeno e os nanotubos - também deve ser considerado.

p Uma conexão perfeita entre o grafeno plano, a forma de carbono com a espessura de um átomo, e os nanotubos redondos requerem ajustes em seus anéis de carbono de seis membros característicos. A maneira mais simples é dar à metade dos anéis da junção um átomo extra. Seis anéis de sete membros alternados com seis anéis de seis membros permitem que a folha faça uma volta de 90 graus para se tornar o tubo.

p Mas essa não é a configuração ideal para transporte de calor, de acordo com a equipe do Rice. Ele descobriu que substituir seis heptágonos por três octógonos facilitaria a curva, ao mesmo tempo que estressava levemente o grafeno. Isso enrugaria a parte superior e inferior das folhas de grafeno, sem alterar significativamente o transporte nas junções.

p Os pesquisadores esperavam intuitivamente que as rugas diminuíssem o transporte térmico e ficaram surpresos ao descobrir que o transporte térmico através do grafeno "no plano" tornou-se mais rápido com as rugas. Eles determinaram que ter menos anéis nas junções entre os nanotubos e o grafeno significava menos dispersão de fônons portadores de calor, o que os manteve a bordo para a viagem acidentada.

p Medido ao longo do plano mais longo, modelos com octógonos eram quase 20% melhores no transporte de fônons do que aqueles sem. "Nossos resultados mostram que recursos sutis como esta configuração de junção têm um impacto significativo no transporte térmico, "disse Shahsavari, professor assistente de engenharia civil e ambiental e de ciência dos materiais e nanoengenharia. "Dadas as necessidades atuais de gerenciamento térmico e miniaturização de dispositivos em muitos nano e microeletrônicos, este estudo fornece um novo grau de liberdade para brincar e melhorar o transporte térmico. "

p Os pesquisadores pensaram que o transporte de fônons através dos nanotubos, que eles já sabiam que era mais lento do que no grafeno, pode ser mais lento ainda sob a influência dos octógonos, mas a interface alterada não pareceu ter um efeito significativo.

p "A razão está na geometria, "Shahsavari disse." Quanto menor o número de anéis não hexagonais na junção (por exemplo, três octógonos versus seis heptágonos), quanto menor o número de anéis indesejáveis ​​e, portanto, menor o espalhamento de fônon e melhor transporte térmico. "Como as junções podem adotar muitas geometrias diferentes, dependendo do raio e da quiralidade do nanotubo, existem muitas outras configurações potenciais a serem modeladas, ele disse.