Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Grafene-basert film kan brukes til effektiv kjøling av elektronikk

Anonim

Forskere ved Chalmers University of Technology har utviklet en metode for effektiv kjøling av elektronikk ved hjelp av grafenbasert film. Filmen har en varmeledningsevneskapasitet som er fire ganger den for kobber. Videre er grafenfilmen festbar til elektroniske komponenter laget av silisium, hvilket favoriserer filmens ytelse sammenlignet med typiske grafenkarakteristikker vist i tidligere lignende eksperimenter.

annonse


Elektroniske systemer som er tilgjengelige i dag, akkumulerer mye varme, hovedsakelig på grunn av den stadig økende etterspørselen på funksjonalitet. Å bli kvitt overflødig varme på effektive måter er viktig for å forlenge elektronisk levetid, og vil også føre til en betydelig reduksjon av energiforbruket. Ifølge en amerikansk studie brukes omtrent halvparten av energien som kreves for å kjøre dataservere, for kjøleformål alene.

For et par år siden var et forskningsteam ledet av Johan Liu, professor ved Chalmers University of Technology, den første som viste at grafen kan ha en avkjølende effekt på silisiumbasert elektronikk. Det var utgangspunktet for forskere som utførte forskning på kjøling av silisiumbasert elektronikk ved hjelp av grafen.

- Men de metodene som har vært på plass hittil, har gitt forskerne problemer, sier Johan Liu. "Det har blitt tydelig at disse metodene ikke kan brukes til å fjerne elektroniske enheter av store mengder varme, fordi de bare har bestått av noen få lag av termisk ledende atomer. Når du prøver å legge til flere lag av grafen oppstår et annet problem, en problem med klebemiddel. Etter å ha økt mengden lag, vil grafen ikke lenger holde seg til overflaten, siden vedheftingen holdes sammen bare av svake van der Waals-bindinger. "

"Vi har nå løst dette problemet ved å administrere å skape sterke kovalente bindinger mellom grafenfilmen og overflaten, som er en elektronisk komponent laget av silisium, " fortsetter han.

De sterkere bindingene skyldes såkalt funksjonalisering av grafen, dvs. tilsetning av et egenskapsendrende molekyl. Etter å ha testet flere forskjellige additiver, konkluderte Chalmersforskerne at et tilsetning av (3-aminopropyl) trietoksysilan (APTES) molekyler har den mest ønskede effekten. Ved oppvarming og gjennom hydrolyse oppretter det såkalte silanbindinger mellom grafen og den elektroniske komponenten (se bilde).

Videre fordobler funksjonalisering ved bruk av silankobling termisk ledningsevne av grafenet. Forskerne har vist at den grafiske varmeledningsevne i grafenbasert film med 20 mikrometer tykkelse kan oppnå en varmeledningsevne på 1600 W / mK, som er fire ganger så stor som kobber.

"Økt termisk kapasitet kan føre til flere nye applikasjoner for grafen, " sier Johan Liu. "Et eksempel er integrering av grafenbasert film i mikroelektroniske enheter og systemer, for eksempel høyeffektive lysdioder (LED), lasere og radiofrekvenskomponenter til kjøling. Grafenebasert film kan også bane vei for raskere, mindre, mer energieffektiv, bærekraftig høy kraftelektronikk. "

Forskningen ble gjennomført i samarbeid med Shanghai University i Kina, Ecole Centrale Paris og EM2C - CNRS i Frankrike, og SHT Smart High Tech i Sverige.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Chalmers University of Technology . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Yong Zhang, Haoxue Han, Nan Wang, Pengtu Zhang, Yifeng Fu, Murali Murugesan, Michael Edwards, Kjell Jeppson, Sebastian Volz, Johan Liu. Forbedret varmespredning av funksjonalisert grafen i mikroelektronisk enhet . Advanced Functional Materials, 2015; DOI: 10.1002 / adfm.201500990