صفائح الجرافيت لمساعدة الهواتف الذكية من الجيل التالي للحفاظ على برودتها – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Graphite sheets to help next-gen smartphones to keep their cool
(بحث علمي من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية “كاوست” – by King Abdullah University of Science and Technology)

نموذج لنمو أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) فيما يتعلق بالتضاريس السطحية للنيكل. يرتبط العدد المتغير لطبقات الجرافين بالاتجاه والحجم وحدود حبيبات النيكل على سطح الرقاقة المعدنية متعددة الكريستالات.

قد يكون تبريد الأجهزة الإلكترونية القوية في أحدث الهواتف الذكية تحديًا كبيرًا. وقد طور باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (KAUST) طريقة سريعة وفعالة لصنع مادة كربونية يمكن أن تكون مناسبة بشكل مثالي لتبديد الحرارة في الأجهزة الإلكترونية. ويمكن أن يكون لهذه المادة المتعددة الاستخدامات استخدامات إضافية تتراوح من أجهزة استشعار الغاز إلى الخلايا الشمسية.

وقد طور الزميل ما بعد الدكتوراه الباحث غيتانجالي ديوكار (Geetanjali Deokar) والباحث الرئيسي الأستاذ المساعد بيدرو دا كوستا (Pedro Da Costa) وزملاؤهما طريقة سريعة موفرة للطاقة لصنع صفائح (ألواح) الجرافيت التي يبلغ سمكها حوالي 100 نانومتر. كما قام الفريق بزراعة أغشية من الجرافيت بسمك نانومتر (Nanometer-thick Graphite Films – NGF) على رقائق نيكل باستخدام تقنية تسمى ترسيب البخار الكيميائي (Chemical Vapor Deposition – CVD) حيث يقوم النيكل بتحويل غاز الميثان الساخن إلى جرافيت على سطحه. يقول ديوكارر: “لقد حققنا أغشية من الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) بخطوة نمو ترسيب البخار الكيميائي (CVD) مدتها خمس دقائق فقط عند درجة حرارة تفاعل 900 درجة مئوية”.

 

خطوات نقل المواد الكيميائية الرطبة الخالية من البوليمر لأغشية الجرانيت بسمك نانومتر (NGF) المزروعة على رقائق النيكل.

نمت أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) ، التي يمكن زراعتها في صفائح تصل مساحتها إلى 55 سم مربعًا على جانبي الرقاقة. ويمكن استخراجه ونقله إلى أسطح أخرى دون الحاجة إلى طبقة داعمة من البوليمر، وهو مطلب شائع عند التعامل مع أغشية (طبقات رقيقة) الجرافين أحادية الطبقة.

ومن خلال العمل مع اختصاصي المجهر الإلكتروني أليساندرو جينوفيز (Alessandro Genovese) ، التقط الفريق صورًا بالمجهر الإلكتروني للإرسال المقطعي (TEM) لأغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) على النيكل. ويقول الدكتور كوستا: “كانت مراقبة واجهة أغشية الجرافيت مع رقائق النيكل إنجازًا غير مسبوق، سيلقي مزيدًا من الضوء على آليات نمو هذه الأغشية”.

فمن حيث السماكة، تقع أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) بين أغشية الجرافيت بسماكة ميكرومتر المتوفرة تجاريًا والجرافين أحادي الطبقة. ويقول كوستا: “تكمل أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) وصفائح الجرافين والجرافيت الصناعي، مما يضيف إلى صندوق أدوات أغشية الكربون ذات الطبقات”. ونظرًا لمرونته، على سبيل المثال، يمكن أن تصلح أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) لإدارة الحرارة في الهواتف المرنة التي بدأت الآن في الظهور في السوق. ويضيف: “سيكون تكامل أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) أرخص وأكثر قوة مما يمكن الحصول عليه من غشاء الجرافين”.

ومع ذلك، يمكن أن تجد أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) العديد من التطبيقات بالإضافة إلى تبديد الحرارة. إحدى الميزات المثيرة للاهتمام، والتي تم إبرازها في صور المجهر الإلكتروني للإرسال المقطعي (TEM) ، هي أن بعض مقاطع أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) كانت بسماكة مجموعة قليلة فقط من صفائح الكربون. يقول ديوكار: “من اللافت للنظر أن وجود مجالات قليلة من الجرافين أدى إلى درجة معقولة من شفافية الضوء المرئي للغشاء ككل”. واقترح الفريق أنه يمكن استخدام أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) شبه الشفافة الموصلة كمكون للخلايا الشمسية، أو كمواد استشعار للكشف عن غاز ثاني أكسيد النيتروجين (NO2). ويقول كوستا: “نخطط لدمج أغشية الجرافيت بسمك نانومتر (NGF) في الأجهزة حيث تعمل كمواد نشطة متعددة الوظائف”.

*تمت الترجمة بتصرف

لمزيد من المعلومات: يراجع الورقة العلمية من تأليف جريتانيالي ديوكار وآخرون ( (Geetanjali Deokar et al ، Fast, wafer-scale growth of a nanometer-thick graphite film on Ni foil and its structural analysis ، المنشورة في مجلة تقنية النانو Nanotechnology (2020). DOI: 10.1088/1361-6528/aba712

المصدر:

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

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *