Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
Annons
© lavitreiu dreamstime.com Analys | 13 juli 2015

Grafenbaserad film kan kyla elektronik effektivt

Forskare vid Chalmers har utvecklat en effektiv metod för att kyla elektronik med en grafenbaserad film.
Filmen har över fyra gÄnger bÀttre vÀrmeledningsförmÄga Àn koppar. Den fÀster dessutom bra mot elektronikkomponenter av kisel, till skillnad frÄn grafenet i tidigare liknande försök.

Elektroniska system skapar i dag stora mÀngder vÀrme, framför allt pÄ grund av den stÀndigt ökande efterfrÄgan pÄ mer funktionalitet. För att behÄlla livslÀngden pÄ systemen Àr det viktigt att kunna avlÀgsna vÀrme effektivt. BÀttre kylning av elektronik kan dessutom spara mycket stora mÀngder energi. Enligt en amerikansk undersökning gÄr ungefÀr hÀlften av den totala el som anvÀnds för att köra dataservrar till att kyla systemen.

För nÄgra Är sedan visade ett forskarlag, lett av Johan Liu som Àr professor i elektronikproduktion pÄ Chalmers, för första gÄngen att grafen har en kylande effekt pÄ kiselbaserad elektronik. Sedan dess har Àven Àndra forskare arbetat med grafen för kylning av kiselbaserad elektronik.

– Men med de metoder som har funnits hittills kan man inte fĂ„ bort sĂ„ stora mĂ€ngder vĂ€rme eftersom det bara Ă€r nĂ„gra fĂ„ atomlager som kan leda bort vĂ€rmen, sĂ€ger Johan Liu. NĂ€r man försöker med mĂ„nga lager av grafen dyker det upp problem med vidhĂ€ftningen mellan grafenet och underlaget eftersom de bara hĂ„lls ihop med svaga van der Waals-bindningar.

– Vi har löst det hĂ€r problemet genom att skapa starka kovalenta bindningar mellan grafenfilmen och underlaget, som Ă€r en elektronikkomponent av kisel.

De starka bindningarna Àr resultatet av sÄ kallad funktionalisering av grafenet, det vill sÀga en tillsats av en molekyl som ger skiktet nya egenskaper. Efter att ha testat mÄnga olika tillsatser kom chalmersforskarna fram till att molekylen (3-Aminopropyl) trietoxysilan (APTES) Àr den som fungerar bÀst. Vid uppvÀrmning och hydrolys skapar den en sÄ kallad silanbindning mellan grafenet och elektronikkomponenten (se bild).

Utöver de starka bindningarna leder ocksÄ funktionaliseringen till en fördubbling av hela systemets vÀrmespridningsförmÄga. Forskarna har visat att vÀrmeledningsförmÄgan i filmens plan, dÀr den har en tjocklek pÄ 20 mikrometer, kan nÄ ett vÀrmeledningstal pÄ 1600 W/mK. Det Àr över fyra gÄnger bÀttre Àn vÀrmeledningstalet för koppar.

– Filmens förbĂ€ttrade förmĂ„ga att leda bort vĂ€rme ger möjligheter till mĂ„nga tillĂ€mpningar, sĂ€ger Johan Liu. Till exempel integrering av filmen för kylning i mikroelektroniska enheter och system, sĂ„som lysdioder (LED) med hög effekt, lasrar och radiofrekvenskomponenter. Den grafenbaserade filmen skulle ocksĂ„ kunna bana vĂ€g för snabbare, mindre, energisnĂ„lare och mer hĂ„llbar högeffektselektronik.
Annons
Annons
Annons
Annons
Visa fler nyheter
2019-01-11 20:28 V11.10.27-2