«Теплозащитный экран» для электроники толщиной всего 10 атомов и использует графен

«Теплозащитный экран» для электроники толщиной всего 10 атомов и использует графен

Изображение предоставлено | Shutterstock.com/Rost9

Учитывая всю шумиху вокруг графена и его применений, исследователи разработали еще одну умную инновацию, которая использует этот сенсационный материал, разработав электронный теплозащитный экран толщиной всего 10 атомов. Это может подстегнуть будущее индустрии гаджетов, поскольку это может означать, что такие устройства, как планшеты и смартфоны, можно сделать более компактными, в то же время работая с более высокими возможностями без риска перегрева.

В настоящее время, когда устройства подвергаются воздействию повышенных рабочих температур или начинают перегреваться, они становятся шумными или даже решают полностью отключиться, что часто может означать потерю работы или неудобство в критический момент. Именно поэтому Samsung пришлось отозвать свой телефон Galaxy Note еще в 2016 году из-за проблем с перегревом аккумулятора.

Хотя ноутбуки и другие устройства могут хорошо оснащаться встроенными механизмами охлаждения, они также могут быть громоздкими и увеличивать вес продукта. Тем не менее, согласно исследователям этой новой технологии «теплозащитного экрана», она работает на наноразмерном уровне.

Мы смотрим на нагрев электронных устройств совершенно по-новому.

Эрик Поп, инженер-электрик, Стэнфордский университет

Подобные разработки произошли благодаря недавним исследованиям и прогрессу в области фононики, взятой из греческого слова, которое происходит от телефона, фонографа и фонетики – тепловые метаматериалы, такие как этот «тепловой экран», являются пример такого прогресса в этой сфере.

Фононика объединяет множество дисциплин в прикладной физике и технике, ориентируясь, в первую очередь, на акустические, упругие и / или тепловые свойства – как правило, включая исследование и использование сложных волновых механизмов, охватывающих одно или несколько различных явлений, таких как дисперсия, рассеивание резонансы и нелинейные взаимодействия.

Поэтому, рассматривая тепло как звук, потоки электронов, которые производят электричество, сталкиваются с атомами в материалах, через которые они проходят – это создает скопление миниатюрных вибраций. Эта какофония звука на частотах, слишком высоких для человеческого слуха, ощущается как тепло. Команда в Стэнфорде использовала технику, применяемую в большинстве современных домов (двойное остекление), которая использует два слоя стекла, чтобы ослабить звуки и отразить поток тепла. Эта же идея многослойного эффекта была реализована в 10-атомном экране.

Мы адаптировали эту идею, создав изолятор, который использовал несколько слоев атомарно тонких материалов вместо толстой массы стекла.

Сэм Вазири, E инженер-преподаватель Стэнфордский университет

Ученые и исследователи работают с такими материалами, как графен, диселенид молибдена, дисульфид молибдена и диселенид вольфрама, и анализируют их в течение последних пятнадцати лет. Благодаря многослойному подходу это позволило создать лоскутный материал толщиной всего 10 атомов, сверху вниз – в 50 000 раз тоньше, чем стандартный лист бумаги.

Таким образом, поскольку толстые листы и слои стекла могут заглушить шум, исходящий из музыкальных студий, истекающих из камеры записи в диспетчерскую, слои материала «теплозащитного экрана» притупляют атомные колебания потоков электронов, которые проявляться как тепло. Это означает, что электроны теряют большую часть своей энергии, проходя через каждый слой, что приводит к эффекту охлаждения, который занимает очень мало места.

Чтобы сделать эту технологию доступной и практичной для массового производства, исследователи должны будут рассмотреть метод распыления или другой способ нанесения тонких слоев на компоненты в процессе производства.

У команды есть и другие амбиции, помимо более тонких изоляторов для электронных устройств, поскольку они надеются контролировать вибрационную энергию так же, как они контролируют энергию и свет.

« Как инженеры, мы знаем достаточно много о том, как управлять электричеством, и мы становимся лучше со светом, но мы только начинаем понимать, как манипулировать Частота звука, который проявляется в виде тепла на атомном уровне », – сказал Эрик Поп.

Это может означать захватывающие и дальнейшие разработки как в области применения графена, так и в области фононики, поскольку команда из Стэнфорда начинает понимать тепло в твердых объектах как форму звука.

Исследование можно найти здесь, в Science Advances.

Source link