Grafen: Nya svaret på hur elektronik kan kylas?

Forskare vid Chalmers har utvecklat ett effektivt sätt att kyla elektronik genom att använda en film uppbyggd av grafen. Filmens värmeledande egenskaper har sedan kunnat förbättras genom att man tillfört olika molekyler genom så kallad funktionalisering av materialet. – Man kan säga att vi genom denna grafenfilm, som är uppbyggd av många lager av tunna, tunna grafenflagor, hittat en nyckel till hur man på ett effektivt sätt kan transportera bort värme från olika typer av elektronik och andra enheter med hög värmeutveckling. Grafenfilm kan användas för kylning inom många olika områden, och vi närmar oss nu stadiet där vi kan inleda försöksproduktion utifrån den här upptäckten, säger Johan Liu, professor i elektronikproduktion på Chalmers. Forskarna har studerat hur man på olika sätt kan förbättra filmens värmeledande förmåga genom att tillföra olika aminobaserade och azidbaserade silanmolekyler och har kommit fram till att den värmeledande förmågan kan förbättras med över 76 procent jämfört med ett icke-funktionaliserat referenssystem. Anledningen är framför allt att filmen fäster mycket bättre vid underlaget när den funktionaliserats med hjälp av molekylerna och att värmetransporten därför sker mycket effektivare. Simuleringar och beräkningar visar också på att funktionaliseringen begränsar gittervibrationerna (fononernas rörelser) vinkelrätt mot planet, vilket leder till att fononernas rörelser i stället ökar inom planet, vilket i sin tur förbättrar filmens värmeledande förmåga. Resultaten kan leda till många nya sätt att hantera kylningen av elektronik.