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.
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 energiaâ€, 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 multifuncionalâ€, diz Costa.