• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Mitmekihiline grafeen püsib jahedana

16.05.2010 by Stiina Kristal Leave a Comment

Ameerika Ühendriikide teadlaste sõnul kahaneb materjali paksenemisel mitmekihilise grafeeni soojusjuhtivus. Vaatamata sellisele langusele on teadlased veendunud, et grafeen oleks väikeste elektrooniliste seadmete jahutamisel parem kui tavapärased vasest soojusjuhid. Samuti kinnitavad uurimustöö tulemused varasemaid uuringuid, mille kohaselt juhib grafeen soojust paremini kui ükski teine teadaolev materjal.

Grafeen ületamas soojuspilu

2008 aastal näitas Alexander Balandin koos oma kolleegidega California Ülikoolist, et grafeenil on toatemperatuuril väga suur soojusjuhtivus, vahemikus 3000-5000 Wm-1K -1 sõltuvalt eksemplari suurusest ning kvaliteedist. Vastavad näitajad on kõrgemad kui teemantil, mis oli siiani parim teadaolev soojusjuht.

2D-st 3D-sse

Siiani polnud aga keegi uurinud kuidas muutub mitmekihilise grafeeni soojusjuhtivus kui materjali dimensioonid kihtide lisamisel kahe-dimensionaalsest kolme-dimensionaalseks muutuvad (st. keha kirjeldamiseks on vaja arvestada nii kõrgust, pikkust kui laiust; ühe grafeenkihi kirjeldamiseks piisab kahe dimensiooni arvestamisest.) Balandini töörühm viis uurimuse läbi mõõtes mitmekihilise grafeeni soojusjuhtivust, kus kihtide arv ulatub kahest kuni kümneni. Individuaalsete grafeenplaadikeste lokaalseid temperatuure mõõdeti Ramani spektroskoopiat kasutava optilise meetodi abil.

Teadlased leidsid, et materjali soojusjuhtivus väheneb aatomkihtide arvu suurenemisel. Siiski püsib see väga kõrge 1300 Wm-1K -1 juures (neljakihilise grafeeni puhul). Võrdlusena, arvutikiipide jahutamiseks kasutatava vase soojusjuhtivus on vaid 400 Wm-1K -1, mis väga õhukeste vasekilede puhul kahaneb 250 Wm-1K -1-ni.

,,Praktilistes rakendustes peab grafeeni kombineerima komposiitmaterjalide või muude substraatidega, näiteks ränioksiidist(SiO2) kiipidega, mis selle soojusjuhtivust küll vähendavad, kuid ei kaota selle eelist vase üle,” sõnas Balandin.

Süüdi on foononid

Teadlaste sõnul kahaneb soojusjuhtivus, sest foononid, kristallvõrestiku soojust edasi kandvad kvantvibratsioonid  liituvad materjali erinevates kihtides. Mida rohkem kihte, seda suurem on ka liitumine ning esineb ka rohkem foononite hajumist, see aga häirib omakorda soojuse edasikandumist.

Tulemused kinnitavad, et mõnekihiline grafeen, mida on kergem valmistada kui ühte kihti, oleks elektrooniliste seadmete, näiteks arvutikiipide, jahutamiseks ideaalne. Soovimatu kuumus on ränil põhinevate kaasaegsete seadmete puhul suureks probleemiks. Seadmete mõõtmete vähenemisel suureneb probleem veelgi.

Lähitulevikus oleks grafeeni võimalik kasutada sellistes rakendustes nagu soojuslikud vahematerjalid kiipides või läbipaistvad elektroodid fotogalvaanikas. ,,Kuna grafeen muutub paari aasta jooksul rohkem kättesaadavaks, saaks seda räniga kombineeritult kasutada ka arvutikiipides, näiteks juhtmete ühendaja või soojuse hajutajana,” lisas Balandin. Vaatamata üle kogu maailma toimuvatele uurimustöödele on grafeenipõhiste elektroonikaseadmete suurim unelm siiski kaugel tulevikus.

Artikkel ilmus ajakirjas Nature Materials.

Allikas

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Esimene grafeenkõlar seljatab konkurentsi
  2. Uus meetod kontrollib grafiidi üleminekut grafeeniks
  3. Grafeenist ja kvanttäppidest valmistatud ülitundlik fotoandur
  4. Veelgi huvitavam grafeen
  5. Grafeen paljastas oma magnetilise loomuse
  6. Nanoväänded: muudetava funktsionaalsusega grafeen-nanomaterjalid
  7. Uus valmistusmeetod tekitab grafeenis keelutsooni
  8. Grafeeni abil saab vedelikest arseeni eraldada
  9. Uued teadmised grafeeni-metalli vastastikmõjudest
  10. Edusammud grafeeni masstootmise suunas

Filed Under: Rakenduslik teadus, Teadusuudised Tagged With: Grafeen&Grafaan

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in