Исследователи создали графитовые пленки, способные действовать как высокоэффективные гибкие нагревательные панели, быстро достигающие высоких температур при приложении небольшого напряжения.
Команда из KAUST ( Университет науки и технологий имени короля Абдуллы ) в Саудовской Аравии также показала, что графеновые домены в графитовой пленке являются ключом к отличным характеристикам нагрева материала.
Согласно KAUST, графитовые углеродные наноматериалы могут использоваться для управления теплом, например, для отвода тепла от микрочипов. Эти же материалы можно использовать и в качестве электронагревателей.
«Необходимо разработать маломощные, гибкие нагревательные панели, и наноуглероды являются ключевыми претендентами», — сказал Г. Деокар, постдоктор в лаборатории Педро Коста, главного исследователя Лаборатории углеродных наноструктур KAUST. «Однако до сих пор их электротермические характеристики были ограничены».
Нагреватели на основе наноуглерода обычно требуют входного напряжения 20-60 В для достижения заданной температуры 250 o C. Они также могут быстро разлагаться при нагревании на воздухе.
Коста, Деокар и их коллеги недавно разработали метод производства наноразмерных графитовых пленок (NGF) в масштабе пластины. Они также смогли легко перенести их на произвольные подложки без остатков, часто присутствующих в графеновых панелях.
«Эти характеристики NGF побудили нас исследовать их применение в технологиях управления температурным режимом», — сказал Деокар.
Когда команда поместила NGF на гибкие листы Kapton и применила золотые электроды, их характеристики нагревателя оказались намного выше, чем у нагревателей из наноуглерода, о которых сообщалось ранее. При подаче напряжения 8 В материал достиг заданной температуры 300 C в течение нескольких секунд, и охлаждение было таким же быстрым.
«Мы также наблюдали выдающуюся стабильность и показали, что NGF можно использовать в качестве внешнего многоразового пластыря для кипячения воды», — сказал Деокар.
«Мы использовали их при температуре, в два раза превышающей максимальную температуру других наноуглеродов — примерно вдвое меньше потребляемой мощности — и полезная площадь нагрева также была увеличена, что означает, что эффективность панели была значительно выше», — сказал Педро.
Потенциальные области применения этого материала варьируются от миниатюрных нагревателей для датчиков или микрожидкостных устройств до нагревателей промышленного масштаба, таких как противозапотевающие устройства для самолетов или регуляторы космического тепла.
Рабочее понимание команды заключается в том, что превосходная производительность NGF обусловлена присутствием графеновых доменов и складок в материале, которые действуют как горячие точки.
«Эти структурные особенности распределены по всей поверхности NGF, что объясняет высокие температуры и равномерное распределение тепла», — сказал Деокар.
«Наличие и функции графеновых доменов — это то, что мы хотим лучше понять», — сказал он.
Последние выводы команды подробно описаны в разделе «Прикладные материалы и интерфейсы ACS » . Предыдущие исследования опубликованы в Nanotechnology and Scientific Reports .
Изображение: KAUST/ACS
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com