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行业分析

碳纳米管与石墨烯:终极散热结构
来源:MaterialsToday  2013-11-11 09:52:11
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=1257       镶满金刚石的碳纳米管与石墨烯的结合可能成为终极散热材料。根据在美国俄亥俄州哥伦布市本田研究所、德克萨斯州莱斯大学、佛罗里达大学和哥伦比亚大学中进行的研究,石墨烯的单层原子充当了金刚石和垂直取向的碳纳米管间的媒介,使得它们几乎能够在任何基底上生长。[R. Rao et al., Sci Rep, 2013, 3, 1891]
       碳纳米管在许多材料上不能正常生长。然而,由本田研究所首席科学家Avetik Harutyunyan和他的同事们领导的这个研究小组已经证明,石墨烯甚至可以让碳纳米管在“站不住脚”的基底上生长。他们展示了碳纳米管如何在覆满石墨烯的铜、铂以及金刚石表面上生长。
       金刚石是良好的热导体,它的导热率是铜金属的五倍,它已被用于散热领域多年。不幸的是,这种材料的有效表面积相对于金属来说非常低。相比之下,碳的单原子厚度的同素异形体石墨烯却“全表面积”。同样,石墨烯本质上来说是展开的碳纳米管,所以同样也可将碳纳米管看成“全表面积”。因此,在金刚石表面生长的垂直取向的碳纳米管可以作为纳米级的辐射翅片,这些辐射翅片能够将从另一处来源吸收来的热量通过传统金刚石散热器散发出去。这种装置可以被装入到电子设备中最微小的空间内,且它在诸如高功率微处理器中具有着非常高的散热效率。此外,低接触电阻的金属基底的多元化为打开诸如电子连接器和下一代电化学设备领域的新应用提供了可能。
       该小组利用传统的标准化学气相沉积方法,在铜箔上培植了各类石墨烯,并随后将这些微小的石墨烯片转移到金刚石、石英和其它金属上以进行进一步的研究。研究人员发现,唯独单层石墨烯的效果很好,且有着波纹和褶皱的片层效果最好。这些缺陷的存在使得生长中的碳纳米管能够捕获到空气中的铁基催化剂颗粒。研究人员认为石墨烯通过防止催化剂粒子凝结同样也促进了纳米管的生长。
       “沿着这些思路进行的后期工作或许能产生这样的结构,这些结构能作为不同表面上的纳米管阵列,从而应用到设备中,”Ajayan解释道。他补充道:石墨烯和金属纳米管同样均具有高导电性;与金属基底结合后,它们或许也能够应用到先进电子设备中。

 
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=1257