研究人员开发了一种快速有效的制造纳米石墨薄膜的方法。这种功能材料不仅有望成为理想的电子设备散热材料，还可以用于气体传感器和太阳能电池。
石墨烯层数与多晶金属箔表面镍晶粒的取向、尺寸和边界有关。
新型智能手机的功能越来越强大，散热问题随之愈发凸显。如何为封装在手机中的强大电子元件降温，成为科学家们关注的热点。近期，沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员在该领域取得了重要突破。
据美国phys.org网站报道，KAUST的研究人员在《纳米技术》杂志中公布了一种制造碳材料的快速高效方法。这种被改良的功能材料不仅有望成为理想的电子设备散热材料，还可以用于气体传感器和太阳能电池。
石墨是碳的一种自然构造形式，通常只有高质量的微米级人造石墨薄膜才能满足电子设备严苛的热管理需求。
研究人员采用无聚合物湿法化学转移工艺，在镍箔上“培养”出了纳米石墨薄膜。
该项目负责人、KAUST研究人员Geetanjali Deokar说：“使用聚合物为原料来制作这类石墨薄膜的工艺十分复杂，能耗很高——需要高达3200摄氏度的高温，即使如此，制作的薄膜厚度仍不能突破微米级。” Deokar团队使用化学气相沉积技术(CVD)，在镍箔上“培养”出了纳米级石墨薄膜(NGF)。
在CVD技术中，镍将高温甲烷气体催化转化为附着于其表面的石墨。Deokar说：“我们在900摄氏度的反应温度下，只用5分钟就制造出了厚度100纳米左右的NGF。”
该方法下，NGF会在镍箔两面“生长”，最终面积可以达到55平方厘米。随后，它可以直接被提取并转移到其他表面，无需聚合物层提供支撑。
就厚度而言，NGF介于商用微米石墨薄膜和单层石墨烯之间。论文作者Pedro M. F. J. Costa评价道：“NGF是单层石墨烯和工业石墨片的重要补充。而且与石墨烯薄膜相比，NGF集成更加便宜可靠。”
除了散热之外，NGF还有多方面的应用潜质。镍-NGF的横断面透射电子显微镜图像显示，NGF的部分区域只有薄薄几碳层的厚度。Deokar认为这些区域的存在使整块薄膜具备了一定的可见光透明度。因此，导电的半透明NGFs也可以用作太阳能电池组件，或是探测二氧化氮的传感器材料。
此外，由于具有一定柔韧性，NGF还能够用于提升初露头角的可折叠手机性能。编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《纳米技术》期刊编号：0957-4484
原文链接：
https://phys.org/news/2020-10-graphite-sheets-next-gen-smartphones-cool.html
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