p Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, desenvolveram um filme montado de grafeno que tem condutividade térmica mais de 60 por cento maior do que o filme de grafite - apesar do fato de que o grafite consiste simplesmente em muitas camadas de grafeno. O filme de grafeno mostra grande potencial como um novo material de espalhamento de calor para eletrônicos acionados por fator de forma e outros sistemas acionados por alta potência. p Até agora, cientistas da comunidade de pesquisa de grafeno assumiram que o filme montado com grafeno não pode ter maior condutividade térmica do que o filme de grafite. O grafeno de camada única tem uma condutividade térmica entre 3500 e 5000 W / mK. Se você colocar duas camadas de grafeno juntas, então, teoricamente, torna-se grafite, como o grafeno é apenas uma camada de grafite.

p Hoje, filmes de grafite, que são praticamente úteis para dissipação de calor e propagação em telefones celulares e outros dispositivos de energia, tem uma condutividade térmica de até 1950 W / mK. Portanto, o filme montado com grafeno não deve ter maior condutividade térmica do que isso.

p Cientistas pesquisadores da Chalmers University of Technology mudaram recentemente essa situação. Eles descobriram que a condutividade térmica do filme montado com grafeno pode atingir até 3200 W / mK, que é mais de 60 por cento maior do que os melhores filmes de grafite.

p O professor Johan Liu e sua equipe de pesquisa fizeram isso por meio do controle cuidadoso do tamanho do grão e das ordens de empilhamento das camadas de grafeno. A alta condutividade térmica é resultado do grande tamanho de grão, alto nivelamento, e fraca energia de ligação intercamada das camadas de grafeno. Com esses recursos importantes, fônons, cujo movimento e vibração determinam o desempenho térmico, pode se mover mais rápido nas camadas de grafeno, em vez de interagir entre as camadas, levando assim a uma maior condutividade térmica.

p "Este é realmente um grande avanço científico, e pode ter um grande impacto na transformação da indústria de fabricação de filme de grafite existente ", disse Johan Liu.

p Além disso, os pesquisadores descobriram que o filme de grafeno tem resistência mecânica à tração quase três vezes maior do que o filme de grafite, atingindo 70 MPa.

p "Com as vantagens da condutividade térmica ultra-alta, e fino, flexível, e estruturas robustas, o filme de grafeno desenvolvido mostra um grande potencial como um novo material de espalhamento de calor para gerenciamento térmico de componentes eletrônicos acionados por fator de forma e outros sistemas acionados por alta potência ", disse Johan Liu.

p Como consequência da interminável miniaturização e integração, o desempenho e a confiabilidade de dispositivos eletrônicos modernos e muitos outros sistemas de alta potência são grandemente ameaçados por graves problemas de dissipação térmica.

p "Para resolver o problema, materiais de espalhamento de calor devem obter melhores propriedades quando se trata de condutividade térmica, espessura, flexibilidade e robustez, para corresponder à natureza complexa e altamente integrada dos sistemas de energia ", disse Johan Liu. "Materiais de condutividade térmica disponíveis comercialmente, como cobre, alumínio, e filme de grafite artificial, não vai mais atender e satisfazer essas demandas. "

p O IP do processo de fabricação de alta qualidade para o filme de grafeno pertence à SHT Smart High Tech AB, uma empresa spin-off da Chalmers, que vai focar na comercialização da tecnologia.

p O método de fabricação do filme de grafeno é baseado na formação e redução simultâneas de filme de óxido de grafeno, em substrato de alumínio, separação de filme borbulhante a seco, seguido por tratamento de alta temperatura, bem como prensagem mecânica. Essas condições possibilitam a formação do filme de grafeno com granulometria grande, bom alinhamento atômico, estrutura de filme fino, e baixa energia de ligação intercamada. Todos esses recursos têm grande benefício para a transferência de fônons difusivos de alta frequência e fônons balísticos de baixa frequência, e, assim, levar à melhoria da condutividade térmica no plano do filme de grafeno. Fônons são partículas quânticas que descrevem a condutividade térmica de um material.

p O papel, "Adaptando as propriedades térmicas e mecânicas do filme de grafeno por engenharia estrutural, "é publicado online na revista científica Pequena .