Lo que puede ser el disipador de calor definitivo solo es posible gracias a otra asombrosa capacidad del grafeno. La forma de carbono de un átomo de espesor puede actuar como un intermediario que permite que los nanotubos de carbono alineados verticalmente crezcan en casi cualquier cosa.

Eso incluye diamantes. Una estructura de película de diamante / grafeno / nanotubos fue el resultado de una nueva investigación llevada a cabo por científicos de la Universidad de Rice y el Instituto de Investigación Honda de EE. UU. informó hoy en la revista en línea de Nature Informes científicos .

El corazón de la investigación es la revelación de que cuando el grafeno se usa como intermediario, las superficies consideradas inutilizables como sustratos para el crecimiento de nanotubos de carbono ahora tienen el potencial para hacerlo. Diamond resulta ser un buen ejemplo, según el científico de materiales de Rice Pulickel Ajayan y el científico jefe de Honda Avetik Harutyunyan.

El diamante conduce muy bien el calor, cinco veces mejor que el cobre. Pero su superficie disponible es muy reducida. Por su propia naturaleza, El grafeno de un átomo de espesor es toda la superficie. Lo mismo podría decirse de los nanotubos de carbono, que son básicamente tubos enrollados de grafeno. Un bosque alineado verticalmente de nanotubos de carbono cultivados en diamantes dispersaría el calor como un disipador de calor tradicional, pero con millones de aletas. Una matriz tan ultrafina podría ahorrar espacio en pequeños dispositivos basados ​​en microprocesadores.

"Un trabajo adicional en este sentido podría producir estructuras tales como matrices de nanotubos con dibujos en diamantes que podrían utilizarse en dispositivos electrónicos, Ajayan dijo. El grafeno y los nanotubos metálicos también son altamente conductores; en combinación con sustratos metálicos, también pueden tener usos en electrónica avanzada, él dijo.

Para probar sus ideas, el equipo de Honda cultivó varios tipos de grafeno en láminas de cobre mediante deposición de vapor químico estándar. Luego transfirieron las diminutas láminas de grafeno al diamante, cuarzo y otros metales para que el equipo de Rice los estudie más a fondo.

Descubrieron que solo el grafeno de una sola capa funcionaba bien, y las sábanas con ondulaciones o arrugas funcionaron mejor. Los defectos parecían capturar y retener las partículas de catalizador a base de hierro en el aire a partir de las cuales crecen los nanotubos. Los investigadores creen que el grafeno facilita el crecimiento de nanotubos al evitar que las partículas de catalizador se aglutinen.

Ajayan cree que la extrema delgadez del grafeno es suficiente. En un estudio anterior, el laboratorio de Rice descubrió que el grafeno muestra que los materiales recubiertos con grafeno pueden mojarse, pero el grafeno proporciona protección contra la oxidación. "Esa podría ser una de las cosas más importantes del grafeno, que puede tener un recubrimiento no invasivo que mantenga la propiedad del sustrato pero agregue valor, ", dijo." Aquí permite la actividad catalítica pero evita que el catalizador se agregue ".

Las pruebas encontraron que la capa de grafeno permanece intacta entre el bosque de nanotubos y el diamante u otro sustrato. Sobre un sustrato metálico como el cobre, todo el híbrido es altamente conductor.

Tal integración perfecta a través de la interfaz de grafeno proporcionaría una baja resistencia de contacto entre los colectores de corriente y los materiales activos de las células electroquímicas. un paso notable hacia la construcción de dispositivos de energía de alta potencia, dijo la científica investigadora de Rice y coautora Leela Mohana Reddy Arava.