Para investigar esto más a fondo, los investigadores llevaron a cabo un estudio teórico detallado de la dispersión de cuatro fonones en el grafeno. Desarrollaron un marco teórico basado en la ecuación de transporte de Boltzmann e incorporaron varios mecanismos de dispersión, incluida la dispersión de cuatro fonones, la dispersión de Umklapp y la dispersión de límites.
Sus resultados revelaron que la dispersión de cuatro fonones se convierte en el mecanismo de transporte de calor dominante en el grafeno a temperaturas superiores a 100 Kelvin. Este proceso de dispersión implica la interacción de cuatro fonones, donde dos fonones se fusionan para formar un fonón de mayor energía, mientras que los otros dos fonones se llevan el exceso de energía.
Los investigadores descubrieron que la tasa de dispersión de cuatro fonones aumenta rápidamente con la temperatura, lo que lleva a una reducción significativa en la conductividad térmica del grafeno. Esto explica por qué la conductividad térmica del grafeno disminuye a temperaturas más altas, a diferencia del comportamiento de la mayoría de los demás materiales.
El estudio también destacó la importancia de considerar toda la gama de mecanismos de dispersión para predecir con precisión la conductividad térmica del grafeno. Al incorporar la dispersión de cuatro fonones junto con otros procesos de dispersión, los investigadores obtuvieron una excelente concordancia con las mediciones experimentales.
Sus hallazgos contribuyen a una comprensión más profunda de los mecanismos de conducción de calor en el grafeno y proporcionan información valiosa para optimizar materiales basados en grafeno para aplicaciones de gestión térmica.
Si bien el grafeno puede no ser el mejor conductor del calor, su excepcional conductividad térmica, junto con otras propiedades notables, lo convierten en un material muy deseable para numerosas aplicaciones tecnológicas, como la electrónica, el almacenamiento de energía y los sistemas de gestión térmica.
