محققان دانشگاه رایس موفق شدند با ترکیب نانولوله کربنی و گرافن، دودکشی بسازند که با کارایی بالا گرما را از مدارهای الکترونیکی دفع می‌کند.
«نانودودکشی» برای دفع گرما از مدارهای الکترونیکی
گرمای ایجاد شده در مدارهای الکترونیکی می‌تواند منشاء برخی مشکلات در عملکرد سیستم‌ها باشد. از این رو دانشمندان به دنبال یافتن روش‌های جدید به منظور دفع گرما از مدارهای الکترونیکی هستند. گرافن و نانولوله کربنی گزینه مناسبی برای این کار هستند، به ویژه این که با هم ترکیب شوند. اما ترکیب این دو با هم چالش‌هایی در پی دارد. محققان دانشگاه رایس موفق به حل این مشکل شده و در نهایت نانودودکشی با استفاده از این دو ماده ساختند.
گرافن و نانولوله هر دو از جنس کربن بوده و از حلقه‌های هگزاگونالی تشکیل شده‌اند. هر دوی این مواد می‌توانند به سرعت گرما را دفع کنند. ترکیب نانولوله و گرافن، فرآیند انتقال گرما را تا حدی با مشکل مواجه می‌کند. دلیل این امر آن است که گرافنی که عمودی قرار گرفته ۲۰ درصد هدایت الکتریکی کمتر از نانولوله‌کربنی آزاد دارد. ریشه این مسئله آن است که بعد از رشد نانولوله روی گرافن، حلقه هفت عضوی برای اتصال دو ساختار به هم شکل می‌گیرد. این حلقه فونون‌های حمل کننده انرژی گرمایی را پخش می‌کند که با این کار، کارایی دفع گرما کاهش می‌یابد.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با حذف اتم‌ها از گرافن پایه، مخروطی ایجاد می‌شود که از طریق آن می‌توان نانولوله و گرافن را به هم متصل کرد. این مخروط به گرما اجازه می‌دهد تا از گرافن وارد نانولوله کربنی شود. این مخروط تعداد هپتاگون‌ها را کاهش نمیدهد، بلکه آنها را کم پشت می‌کند تا مسیر حرکت فونون‌ها دچار اختلال نشود.
محققان این پروژه نانودودکشی با قطر ۲ تا ۴ نانومتر طراحی کردند و آن را با نانولوله کربنی آزاد و گرافن عمودی ایستاده مقایسه کردند. نتایج نشان داد که این ساختار ۲۰ درصد هدایت گرمایی بیشتری دارد که نشاندهنده اثربخشی ساز و کار اتخاذ شده برای اصلاح ساختار این ترکیب بودهاست.
