Графен обнаружил выдающиеся теплоотводящие свойства
В экспериментах физиков из США и Китая изотопически чистый графен продемонстрировал чрезвычайно высокий коэффициент теплопроводности. «Естественный» графен (~99% углерода-12 и ~1% углерода-13), напомним, уже зарекомендовал себя как отличный теплоотводящий материал. Поскольку основными переносчиками тепла в нём становятся фононы, средняя длина свободного пробега которых может зависеть от изотопного состава вещества, изменение содержания 12С и 13С должно вызывать заметные колебания коэффициента теплопроводности. Намереваясь проверить эти теоретические выкладки, учёные изготовили образцы однослойного графена с 0,01, 1,1, 50 и 99,2 процента углерода-13.
Стоит отметить, что графеновые плёнки выращивались на медной фольге методом химического осаждения из паровой фазы. Чтобы зафиксировать все прочие параметры, способные повлиять на результаты опытов, участки с разными изотопными сочетаниями создавали на одном и том же углеродном листе.
При измерениях подвешенный графен нагревало излучение аргонового ионного лазера, а коэффициент теплопроводности определялся бесконтактным методом, основанным на рамановской спектроскопии. Как и ожидалось, изотопически чистый — 0,01% 13С — материал показал наибольший коэффициент, равный 4 120 ± 1 410 Вт/(м•К) при температуре в ~320 К. Для сравнения: обычная медь, часто используемая при охлаждении микроэлектроники, обеспечивает лишь 400 Вт/(м•К). У «естественного» графена примерно в тех же условиях значение измеряемой величины снизилось до 2 600 ± 658 Вт/(м•К), а наименьший результат, около 2 000 Вт/(м•К), был получен при работе с образцами однородного состава (50% 12С, 50% 13С).
В ближайшем будущем авторы планируют дополнить показанный выше график значениями, которые соответствуют температуре ниже комнатной. «Собранные нами данные помогут построить точную теорию распространения тепла в двумерных кристаллах», — уверенно заявляет руководитель исследования Александр Баландин из Калифорнийского университета в Риверсайде.
по информации compulenta.ru
