اگر ابعاد گرافن از ۳۰۰-۴۰۰ نانومتر کمتر باشد، آنگاه هدایت گرمایی گرافن نسبت حالت عادی ۲۰ درصد کاهش خواهد داشت. محققان دانشگاه ایلینویز نشان دادند که اگر گرافن چندبلوری که با روش CVD ایجاد شده دارای ابعاد کافی باشد میتوان از آن بهعنوان رسانای گرمایی در حوزههایی نظیر خنک کردن تراشههای کامپیوتری استفاده کرد.
بررسی نقش نقص و ابعاد دانه در هدایت گرمایی گرافن
اگر ابعاد گرافن از ۳۰۰-۴۰۰ نانومتر کمتر باشد، آنگاه هدایت گرمایی گرافن نسبت حالت عادی ۲۰ درصد کاهش خواهد داشت. محققان دانشگاه ایلینویز نشان دادند که اگر گرافن چندبلوری که با روش CVD ایجاد شده دارای ابعاد کافی باشد میتوان از آن بهعنوان رسانای گرمایی در حوزههایی نظیر خنک کردن تراشههای کامپیوتری استفاده کرد.
تحقیقات پیشین نشان داده بود که هدایت الکتریکی گرافن دست نخورده میتواند در دمای اتاق در محدوده ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ Wm-1K-1 باشد این رقم بیشتر از الماس که دارای بالاترین هدایت گرمایی میان مواد طبیعی است، است. هدایت گرمایی گرافن در حین تماس با زیرلایه SiO2 در حدود ۶۰۰ Wm-1K-1 است که این رقم ۵۰ درصد بیشتر از مس است. 
هر چند گرافن بهصورت ذرات درشت تولید میشود اما در حین رشد، روی آن نقصهای ساختاری ایجاد میشود. آندره سروف میگوید ما قصد داشتیم تا نشان دهیم که این مرزهای دانه و نقصها چگونه روی جریان گرما در سطح گرافن اثر میگذارد، آیا از گرافن دست نخورده هنوز میتوان در تولید هادیهای گرمایی استفاده کرد.
برای نیل به این هدف، یک تیم تحقیقاتی به رهبری اریک پاپ به مدل سازی هدایت گرمایی گرافن در مرز دانه و نقصها پرداخت، او برای این کار از یک شبیه ساز اتمی که در همین آزمایشگاه ایجاد شده بود استفاده کرد. در این مدل، اتمها با یکدیگر بهصورت فنرهای مرتبط برهمکنش دارند که ضرب فنر ثابت بوده و به چیدمان اتمها در ماده بستگی دارد. نوسانات این اتمها موجب موجهای گرمایی موسوم به فونون ( نوسانات شبکه بلور) میشود. با آنالیز چگونگی حرکت این موجها با انرژی و پلاریزاسون مختلف در شبکه، این تیم تحقیقاتی موفق به محاسبه خواص گرمایی ورقها گرافن شد.
نتایج نشان داد که همه نقصها اثر یکسان ندارند بهطوریکه نقصهای هشت وجهی که در یک خط قرار داشته باشند میتوانند جریان گرمایی را به شدت کاهش دهند هدایت گرمایی در این نقص ۶۰ درصد مقدار هدایت گرمایی در پنجوجهی و هفتوجهی است.
نتایج نشان میدهد که گرافنهای بهدست آمده از روش CVD که روی زیرلایه SiO2 قرار دارند اگر دارای ابعاد بزرگ باشد کاهش هدایت گرمایی اندکی خواهند داشت.
این گروه قصد دارند نتایج بهدست آمده از این شبیهسازی را روی مواد دو بعدی نظیر نیترید بور تست کنند. آنها نتایج کار خود را در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رساندهاند.
