【同位素的純度提高石墨的熱傳導】

江南布衣

【同位素的純度提高石墨的熱傳導】

 

 

羅德尼·魯夫和陳杉杉在實驗室

石墨的導熱性，在很大程度上取決於材料的同位素組成。

 

所以說，研究人員在美國和中國，表明，從純碳12製成的石墨具有高得多的導熱係數比普通石墨 - 其中包含約1％的碳13。

 

以及幫助建立一個準確的二維材料的熱傳導理論，結果意味著，同位素純的石墨可以成為理想的冷卻電子電路中的微小成分。

 

石墨是碳的二維圖紙只有一個原子厚，有一個獨特的電子和機械性能的範圍。

 

它是一種半導體，經常被吹捧為替代矽為材料的選擇在未來的電子產品，部分得益於其特殊的導熱能力。

 

隨著電子設備變得越來越小，局部加熱成為一個問題，在這方面，特別是矽遭受。

 

材料，如石墨具有較高的導熱係數，這樣可以刪除此餘熱更有效地比，如較低的導熱係數與矽材料。

 

石墨同位素

兩種碳穩定同位素在自然界 - 碳12組成的自然發生的約1％的碳和碳13的約99％。

 

這些濃度還發現，在實驗室製成石墨和研究。

 

現在，兩支球隊，亞歷山大Balandin羅德尼·魯夫在得克薩斯大學和其他領導在加州大學河濱分校，發現從正常的石墨碳-13強烈修改材料的晶格，並顯著增加其導熱係數。

 

旅遊熱稱為聲子的晶格振動的方式，通過晶體材料，如石墨。原子與不同的群眾聲子散射不同，因此不同同位素組成的石墨熱導的研究有助於物理學家更好地了解獲得原子質量如何影響熱量傳遞。

 

“我們的結果將有助於建立一個準確的石墨和其他二維晶體中的熱傳導理論，解釋說：”

 

Balandin　這同位素散射比樣品中的雜質原子，不僅大眾，但大小和許多其它參數也不同造成的散射理論上描述很容易，他說。

 

電導率兩次

1光熱激光拉曼技術，最初開發Balandin的實驗室和隨後魯夫的小組修改，研究人員發現同位素純碳12石墨（含只是0.01％的碳13）的導熱係數比4000 WM更高1光熱激光拉曼技術，最初開發Balandin的實驗室和隨後魯夫的小組修改，研究人員發現同位素純碳12石墨（含只是0.01％的碳13）的導熱係數高於4000 WM-1- 1 K K-1-1，320 K的溫度，而1％的碳13的石墨有2500西醫電導率在320 K的溫度，而1％的碳13的石墨具有電導率2500 WM-1-1 K K-1-1。

 

導熱係數下降到約2000 WM-1的K-1在石墨薄片一半的碳12和一半的碳13。

 

相比之下，散裝銅，它被廣泛用於冷卻計算機芯片，擁有約400 WM-1的K-1的熱導率。

 

研究石墨樣品進行了大面積化學氣相沉積法，這使研究人員能夠創建與不同比例的碳12與碳13片地區。

 

這意味著可以​​在相同的實驗運行的研究，具有不同的同位素比值的地區。

 

用激光束照射，當一個對象被傳入的能量的一部分，反映了堅實的一部分，通過它傳輸，其餘的材料吸收。

 

研究人員在吸收能量的一小部分有興趣的，因為它加熱的材料。

 

拉曼散射信號可以對應的排放量或吸收的聲子，這兩個信號的比率，可以用來確定聲子的總數，這反過來，使晶格溫度。

 

Balandin“，說：”這項技術的有趣的特點是簡單地從我們觀察到的拉曼峰的位置測量，激光加熱石墨溫升。

 

新材料的選擇

結果意味著，同位素純石墨，現在可以考慮的首選材料，因為其優越的熱傳遞性質，化學性質，索賠魯夫一些熱管理應用。

 

現在的隊伍，其中還包括在中國廈門大學的研究人員，計劃繪製出石墨的導熱性低於室溫的特點。

 

balandin，為他的部分，說他也要去發展一個準確的同位素聲子散射理論​​描述是忙碌。

 

這將提供更多的物理到二維聲子輸運的見解，他說。

 

這項工作是描述自然材料。

 

關於作者

佳麗Dumé特約編輯到nanotechweb.org

 

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jan/23/isotopic-purity-boosts-graphenes-heat-conduction