Rugas dar calor de uma sacudida em pilares de grafeno

IMAGEM: transporte de Calor através de pilares de grafeno poderia ser feito mais rápido, manipulando as junções entre folhas de grafeno e os nanotubos de que, de acordo com Arroz pesquisadores da Universidade.

de Crédito: Lei Tao/Rice University

HOUSTON – (Nov. 2, 2017) Pilares de grafeno seria de transferência de calor melhor se o material teórico tinha um pouco assimétrica cruzamentos que causou rugas, de acordo com Rice University engenheiros.

o Arroz materiais cientista Rouzbeh Shahsavari e ex-aluno Navid Sakhavand o primeiro a ser construído átomo de computador no nível de modelos de pilares de grafeno — folhas de grafeno ligado pelo ligadas ligada nanotubos de carbono — para descobrir sua força e propriedades elétricas, bem como a sua condutividade térmica.

Em um novo estudo, eles descobriram que a manipulação de articulações entre os nanotubos e grafeno tem um impacto significativo sobre a habilidade do material ao calor direto. O que poderia ser importante como dispositivos eletrônicos encolher e exigem mais sofisticados dissipadores de calor.

A pesquisa apresentada na American Chemical Society jornal ACS Materiais Aplicados e Interfaces.

os Pesquisadores que estudam ou trabalham para tornar pilares de grafeno de ter visto duas características do material teórico: o comprimento das colunas e as suas distâncias umas das outras. O novo estudo sugere que um terceiro parâmetro — a natureza da junção entre o grafeno e nanotubos — também deve ser considerado.

Uma perfeita ligação entre plano de grafeno, o átomo de espessura forma de carbono, e ronda os nanotubos requer ajustes para a sua característica de seis membros de carbono anéis. A maneira mais simples é dar meia anéis na junção de um átomo extra. Seis de sete membros anéis, alternando com seis, de seis membros anéis de permitir a folha para fazer uma volta de 90 graus para tornar-se o tubo.

Mas isso não é a configuração ideal para o transporte de calor, de acordo com o Arroz equipe. Constatou-se que a substituição de seis heptagons com três octógonos de facilitar a sua vez, enquanto um pouco salientando o grafeno. Que seria do enrugamento do grafeno folhas superior e inferior, enquanto não alterando significativamente o transporte nas junções.

Os pesquisadores intuitivamente esperado, as rugas a mais baixa de transporte térmico e ficaram surpresos ao descobrir que térmico de transporte, através da “in-plane” o grafeno tornou-se mais rápido com rugas. Eles determinaram que ter um menor número de toques nas junções entre os nanotubos e grafeno significava menos dispersão de calor-realização phonons, que manteve a bordo para a viagem atribulada.

Medido ao longo de mais longa de avião, modelos com os octógonos foram cerca de 20% melhor em transporte de phonons do que aqueles sem. “Nossos resultados mostram que características sutis, como essa junção de configuração de ter um impacto significativo no transporte térmico”, disse Shahsavari, um professor assistente de engenharia civil e ambiental e da ciência dos materiais e nanoengineering. “Dadas as atuais necessidades de gestão térmica e dispositivo de miniaturização em muitos nano e microeletrônica, este estudo fornece um novo grau de liberdade para jogar e melhorar o transporte térmico.”

os pesquisadores achavam que o phonon transporte através de nanotubos, o que eles já sabiam era mais lento do que no grafeno, pode ser mais lento ainda sob a influência dos octógonos, mas a alteração de interface não parecem ter um efeito significativo.

“A razão está na geometria,” Shahsavari disse. “Quanto menor o número de não-hexagonal anéis de junção (por exemplo, três octógonos versus seis heptagons), menor o número de indesejáveis anéis e, assim, reduzir o phonon dispersão e térmico melhorado de transporte.” Porque as junções podem aceitar muitos diferentes geometrias, dependendo do raio e a quiralidade do nanotubo, há muitas configurações possíveis para ser modelado, disse ele.

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Rice University e o National Science Foundation (NSF) apoiou a pesquisa. Os recursos de computação foram fornecidos pelo Arroz do NSF-suporte DAVinCI supercomputador administrado pelo Arroz do Centro de Pesquisa de Computação e adquiridos em parceria com Arroz Ken Kennedy Instituto de Tecnologia da Informação e recursos suportados pelos Institutos Nacionais de Saúde, um IBM Compartilhada de Pesquisa da Universidade de Prêmio, Cisco, Qlogic e Adaptive Computing.

Leia o resumo em 7b16162

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transporte de Calor através de pilares de grafeno poderia ser feito mais rápido, manipulando as junções entre folhas de grafeno e os nanotubos de que, de acordo com Arroz pesquisadores da Universidade. (Crédito: Ilustração por Lei Tao/Rice University)

Localizado a 300 hectares de mata do campus, em Houston, Universidade de Rice é consistentemente classificada entre a nação 20 melhores universidades pelo U.S. News &World Report. O arroz altamente respeitadas escolas de Arquitetura, Negócios, Estudos continuados, Engenharia, Humanidades, Música, ciências Naturais e Ciências Sociais e é a casa do Baker Institute for Public Policy. Com 3,879 alunos de graduação e de 2,861 alunos de pós-graduação, Arroz de graduação de aluno-a-corpo docente proporção é de 6 para 1. Seu colégio residencial montagens de sistema de comunidades coesas e amizades ao longo da vida, apenas uma razão pela qual o Arroz é classificado N.º 1 para a qualidade de vida e para os lotes de corrida/interação em sala de aula e Nº 2 para mais feliz alunos pela Princeton Review. O arroz também é classificada como um melhor valor entre universidades privadas por Kiplinger’s Personal Finance. Para ler “o Que eles estão dizendo sobre o Arroz,” vá para a RiceUniversityoverview.