手機太燙手？這種新材料可為新一代智慧型手機降溫

2020-10-13 科學大觀園雜誌


石墨烯層數與多晶金屬箔表面鎳晶粒的取向、尺寸和邊界有關。

新型智慧型手機的功能越來越強大，散熱問題隨之愈發凸顯。如何為封裝在手機中的強大電子元件降溫，成為科學家們關注的熱點。近期，沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員在該領域取得了重要突破。

據美國phys.org網站報導，KAUST的研究人員在《納米技術》雜誌中公布了一種製造碳材料的快速高效方法。這種被改良的功能材料不僅有望成為理想的電子設備散熱材料，還可以用於氣體傳感器和太陽能電池。石墨是碳的一種自然構造形式，通常只有高質量的微米級人造石墨薄膜才能滿足電子設備嚴苛的熱管理需求。


研究人員採用無聚合物溼法化學轉移工藝，在鎳箔上「培養」出了納米石墨薄膜。

該項目負責人、KAUST研究人員Geetanjali Deokar說：「使用聚合物為原料來製作這類石墨薄膜的工藝十分複雜，能耗很高——需要高達3200攝氏度的高溫，即使如此，製作的薄膜厚度仍不能突破微米級。」Deokar團隊使用化學氣相沉積技術(CVD)，在鎳箔上「培養」出了納米級石墨薄膜(NGF)。在CVD技術中，鎳將高溫甲烷氣體催化轉化為附著於其表面的石墨。Deokar說：「我們在900攝氏度的反應溫度下，只用5分鐘就製造出了厚度100納米左右的NGF。」

該方法下，NGF會在鎳箔兩面「生長」，最終面積可以達到55平方釐米。隨後，它可以直接被提取並轉移到其他表面，無需聚合物層提供支撐。

就厚度而言，NGF介於商用微米石墨薄膜和單層石墨烯之間。論文作者Pedro M. F. J. Costa評價道：「NGF是單層石墨烯和工業石墨片的重要補充。而且與石墨烯薄膜相比，NGF集成更加便宜可靠。」

除了散熱之外，NGF還有多方面的應用潛質。鎳-NGF的橫斷面透射電子顯微鏡圖像顯示，NGF的部分區域只有薄薄幾碳層的厚度。Deokar認為這些區域的存在使整塊薄膜具備了一定的可見光透明度。因此，導電的半透明NGFs也可以用作太陽能電池組件，或是探測二氧化氮的傳感器材料。

此外，由於具有一定柔韌性，NGF還能夠用於提升初露頭角的可摺疊手機性能。

原創編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《納米技術》

期刊編號：0957-4484

原文連結：https://phys.org/news/2020-10-graphite-sheets-next-gen-smartphones-cool.html

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