Tecnologia Científica

Folhas de grafite para ajudar smartphones de última geração a manter a calma
Os pesquisadores da KAUST desenvolveram uma maneira rápida e eficiente de fazer um material de carbono que poderia ser ideal para dissipar calor em dispositivos eletra´nicos.
Por King Abdullah University of Science and Technology - 08/10/2020


Modelo para o crescimento de NGF em relação a  topografia dasuperfÍcie de Ni. O número varia¡vel de camadas de grafeno se correlaciona com a orientação, tamanho e limites dos gra£os de Ni nasuperfÍcie da folha de metal policristalino. Crédito: KAUST; Xavier Pita

Resfriar os poderosos componentes eletra´nicos embalados nos smartphones mais recentes pode ser um desafio significativo. Os pesquisadores da KAUST desenvolveram uma maneira rápida e eficiente de fazer um material de carbono que poderia ser ideal para dissipar calor em dispositivos eletra´nicos. Este material versa¡til também pode ter usos adicionais que variam de sensores de gás a células solares.

Muitos dispositivos eletra´nicos usam filmes de grafite para atrair e dissipar o calor gerado por seus componentes eletra´nicos. Embora o grafite seja uma forma natural de carbono, o gerenciamento de calor da eletra´nica éuma aplicação exigente e geralmente depende do uso de filmes de grafite manufaturados de alta qualidade com espessura de micra´metro. “Poranãm, o manãtodo usado para fazer esses filmes de grafite, usando o pola­mero como matéria-prima, écomplexo e muito intensivo em energia”, diz Geetanjali Deokar, pa³s-doutorado no laboratório de Pedro Costa, que liderou o trabalho. Os filmes são feitos em um processo de várias etapas que requer temperaturas de até3.200 graus Celsius e que não pode produzir filmes mais finos do que alguns micra´metros.

Deokar, Costa e seus colegas desenvolveram uma maneira rápida e eficiente em termos de energia para fazer folhas de grafite com aproximadamente 100 nana´metros de espessura. A equipe desenvolveu filmes de grafite com nana´metros de espessura (NGF) em folhas de na­quel usando uma técnica chamada deposição química de vapor (CVD), na qual o na­quel converte cataliticamente gás metano quente em grafite em suasuperfÍcie. "Alcana§amos NGFs com uma etapa de crescimento de CVD de apenas cinco minutos a uma temperatura de reação de 900 graus Celsius", diz Deokar.

Processo de transferaªncia química aºmida sem pola­mero para NGFs cultivados
em folha de Ni. Crédito: KAUST; Xavier Pita

Os NGFs, que podem ser cultivados em folhas de até55 centa­metros quadrados, crescem em ambos os lados da folha. Ele pode ser extraa­do e transferido para outrassuperfÍcies sem a necessidade de uma camada de suporte de pola­mero, que éum requisito comum no manuseio de filmes de grafeno de camada única.

Trabalhando com o especialista em microscopia eletra´nica Alessandro Genovese, a equipe capturou imagens de microscopia eletra´nica de transmissão transversal (TEM) do NGF em na­quel. "Observar a interface dos filmes de grafite com a folha de na­quel foi uma conquista sem precedentes que lana§ara¡ luz adicional sobre os mecanismos de crescimento desses filmes", diz Costa.

Em termos de espessura, o NGF fica entre filmes de grafite com micra´metro de espessura disponí­veis comercialmente e grafeno de camada única. "Os NGFs complementam o grafeno e as folhas de grafite industrial, adicionando a  caixa de ferramentas dos filmes de carbono em camadas ", diz Costa. Devido a  sua flexibilidade, por exemplo, o NGF poderia se prestar ao gerenciamento de calor em telefones flexa­veis que agora comea§am a aparecer no mercado. "A integração do NGF seria mais barata e mais robusta do que o que poderia ser obtido com um filme de grafeno", acrescenta.

No entanto, os NGFs podem encontrar muitas aplicações além da dissipação de calor. Uma caracterí­stica intrigante, destacada nas imagens TEM, era que algumas seções do NGF tinham apenas algumas folhas de carbono de espessura. "Notavelmente, a presença de doma­nios de grafeno de poucas camadas resultou em um grau razoa¡vel de transparaªncia de luz visível do filme geral", diz Deokar. A equipe propa´s que os NGFs semitransparentes e condutores poderiam ser usados ​​como um componente de células solares ou como um material sensor para detectar gás NO2. “Planejamos integrar os NGFs em dispositivos onde atuariam como um material ativo multifuncional”, diz Costa.

 

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