La disipación de calor en la electrónica y la optoelectrónica es un grave cuello de botella en el desarrollo de sistemas en estos campos. Para afrontar este grave problema, Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han desarrollado una forma eficiente de enfriar la electrónica mediante el uso de nanoflakes de grafeno funcionalizados. Los resultados se publicarán en la reconocida revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Esencialmente, Hemos encontrado una llave de oro con la que lograr un transporte de calor eficiente en la electrónica y otros dispositivos de potencia mediante el uso de una película a base de nanoescamas de grafeno. Esto puede abrir usos potenciales de este tipo de película en áreas amplias, y nos estamos acercando a la producción a escala piloto basada en este descubrimiento, "dice Johan Liu, Catedrático de Producción Electrónica en la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia.

Los investigadores estudiaron la mejora de la transferencia de calor de la película con diferentes moléculas de silano funcionalizadas a base de amino y azida, y descubrió que la eficiencia de transferencia de calor de la película se puede mejorar en más del 76 por ciento mediante la introducción de moléculas de funcionalización, en comparación con un sistema de referencia sin la capa funcional. Esto se debe principalmente a que la resistencia al contacto se redujo drásticamente al introducir las moléculas de funcionalización.

Mientras tanto, Las simulaciones dinámicas moleculares y los cálculos ab initio revelan que la capa funcional restringe la dispersión entre planos de los fonones de baja frecuencia. lo que a su vez mejora la conducción de calor en el plano de la película unida recuperando la larga vida útil del fonón de flexión. Los resultados sugirieron posibles soluciones de gestión térmica para dispositivos electrónicos.

En la investigación, Los científicos estudiaron una serie de moléculas que estaban inmovilizadas en las interfaces y en el borde de las láminas de grafeno basadas en nanoflacas formando enlaces covalentes. También probaron la resistencia térmica de la interfaz mediante el uso de una técnica de medición de reflectancia fototérmica para demostrar un acoplamiento térmico mejorado debido a la funcionalización.

"Esta es la primera vez que se realiza una investigación tan sistemática. El presente trabajo es mucho más extenso que los resultados publicados anteriormente de varios socios involucrados, y cubre más moléculas de funcionalización y también evidencia directa más extensa de la medición de la resistencia de contacto térmico, "dice Johan Liu.