Баландин, профессор электротехники Инженерного колледжа Борнса, ещё в 2008 году экспериментально показал, что графен – недавно открытый углеродный кристалл, толщиной в один атом – является сильным проводником тепла. Проблема практического применения заключалась в сложности производства большого слоя данного материала со сбережением его высокого качества.

Сегодня профессор Баландин утверждает в опубликованной в журнале «Природные материалы» (Nature Materials) статье, что несколько слоёв графена, которые гораздо проще произвести, сохраняют проводящие свойства одного слоя.

Группа исследователей под руководством Баландина, в дополнение к измерениям, на теоретическом уровне объяснила усиление способности материалов проводить тепло при переходе из обычных трёхмерных сыпучих материалов к тонким двумерным плёнкам, таким как графен. Опубликованные результаты могут иметь важное практическое применение в устранении рассеивающегося от электронных устройств тепла.

Тепло является неизбежным побочным продуктом, получаемым при эксплуатации электронных устройств. Электронные схемы содержат множество источников тепла, включая миллионы транзисторов и соединяющих проводов. В прошлом, для охлаждения компьютерных чипов и продления срока действия техники использовали вентиляторы. Однако, компьютеры становились мощнее, гаджеты разрабатывались более мелкими и портативными, и охлаждение вентилятором перестало приносить какие-либо результаты.

Новые подходы к управлению теплом в электронике включают использование материалов с превосходными тепловыми свойствами при создании кремниевых компьютерных чипов. Кроме того, согласно заявлениям Баландина, предложенная его командой трёхмерная электроника, использующая вертикальную интеграцию компьютерных микросхем, ещё больше будет зависеть от устранения тепла.

Кремний, наиболее распространённый в электронике материал, обладает хорошими электронными и плохими термическими свойствами. Особенно, когда размеры систем измеряются в масштабах нанометров. А, как показывает исследование Баландина, именно графен обладает идеальным сочетанием электронных и тепловых характеристик.

«Графен – один из самых популярных материалов на сегодняшний день», – сказал Баландин, также возглавляющий Программу наук о материалах и инженерии. – «Все только и делают, что говорят о нём».

Графен отнюдь не послужит в качестве замены кремния – разрешить проблему выделяющегося тепла поможет их сочетание. На данный момент не существует надёжного способа синтеза больших количеств графена. Тем не менее, прогресс есть – и уже через один-два года такой материал будет получен.

В первую очередь, графен найдёт применение в теплоизоляционных материалах для упаковки микросхем и в прозрачных электродах в фотогальванических солнечных батареях. С развитием технологий, его начнут использовать и при создании сверхбыстрых транзисторов для обеспечения связи на частоте радиоволн (транзисторы из графена с низким уровнем шума уже были продемонстрированы в лаборатории Баландина).
Источник: esciencenews.com

Страницы: 1 2

загрузка...