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                      石墨烯與碳納米管直接的褶皺 使能量傳遞更快

                      [2017-11-08 15:56]

                      根據萊斯大學研究人員的說法,通過操縱石墨烯片和連接碳納米管的納米管之間的連接處,可以使通過柱狀石墨烯的熱量傳遞的更快。圖片來源:雷濤/萊斯大學

                          根據萊斯大學工程師的說法,在理論上,材料如果有幾處不對稱連接導致的‘皺紋’,那么柱狀石墨烯便會更好地傳遞熱量。

                          萊斯大學材料科學家Rouzbeh Shahsavari和校友Navid Sakhavand通過共價鍵合碳納米管連接的石墨烯片,首先構建出了柱狀石墨烯的原子級計算機模型,以更好地研究其強度、電學。 

                          在一項新的研究中,他們發現,操縱納米管和石墨烯之間的接縫對材料直接加熱能力具有顯著的影響。這很重要,因為電子設備會收縮,這就需要更精密的散熱器。這項研究發表在美國化學學會期刊《ACS應用材料與界面》上。 

                          研究或正在研究柱狀石墨烯的研究人員主要觀察了理論材料的兩個特征:柱的長度和彼此之間的距離。最新研究表明,除此之外還應該考慮第三個參數——石墨烯和納米管之間連接的性質。 

                          扁平石墨烯和圓形納米管之間的無縫連接需要對其特征六元碳環進行調整。最簡單的方法是,把一半的環放在一個額外的原子上。六個七元環與六個六元環交替排列,使板材轉90度成為管。 

                          但萊斯團隊認為,這不是熱傳輸的最佳配置。研究發現,用三個八角形替代六個七角形將有利于旋轉,同時也會略微增加石墨烯的壓力。這會使石墨烯薄片的頂部和底部起皺,而不會顯著改變接合處熱量的傳遞。 

                          研究人員直觀地預測了皺紋會降低熱傳遞,并驚訝地發現,“平面內”石墨烯的熱傳遞隨著皺紋的產生而變快。他們認為在納米管和石墨烯之間的接合處具有較少的環就意味著較少散熱的聲子,這使得它們在不平整的面上也能保持穩定。 

                          在最長的平面上測量,八角形模型在運輸聲子方面的表現比沒有表面時高出近20%。民用與環境工程材料科學與納米工程助理教授Shahsavari表示:“我們的研究結果表明,這種連接配置的微妙特性對熱傳輸具有顯著的影響。鑒于目前在許多納米和微電子學中熱管理和器件小型化的需求,本研究提供了新的自由發揮和改進熱傳輸的方式! 

                          研究人員認為,聲子通過納米管傳輸比石墨烯慢,而在八邊形的影響下可能會變得更慢,但是改變了的界面似乎并沒有明顯的效果。 

                          Shahsavari說:“原因在于幾何形狀,結中非六邊形環的數目越低(例如三個八邊形對六個七邊形),非預期的環的數目越低,因此聲子散射越低并且熱運輸得到改善!彼f,因為這些接合點可以有許多不同的幾何形狀,這取決于納米管的半徑和手性,所以還有更多的可能的配置可以模擬。 

                      原文來自sciencedaily,題目為Wrinkles give heat a jolt in pillared graphene,由材料科技在線匯總整理。

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