Parempaa lämmönhallintaa

Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet grafeenista kootun levyn, jonka lämmönjohtavuus on yli 60 prosenttia suurempi kuin nykyisillä grafiittikalvoilla.

Grafeenilla on erinomainen lämmönjohtavuus mutta tähän mennessä grafeenitieteen parissa on oletettu, että grafeenikerroksista kootulla kalvolla ei voi olla suurempi lämmönjohtavuus kuin grafiittikalvolla sillä grafiitti koostuu monista grafeenikerroksista.

Nykyisten grafiittisten lämmönsiirtokalvojen lämmönjohtavuus on jopa 1950 W/mK. Chalmersin tutkijoiden grafeenista kokoaman kalvon lämmönjohtavuus voi saavuttaa jopa 3200 W/mK, mikä on yli 60 prosenttia korkeampi kuin parhaimmilla käytännön grafiittikalvoilla.

Professori Johan Liu ja hänen tutkimusryhmänsä ovat tehneet tämän tarkasti sekä jyväkokoa että grafiinikerrosten pinoamisjärjestystä säädellen. Suuri lämmönjohtavuus johtuu grafeenikerrosten suuresta raekoosta, tasaisuudesta ja heikosta kerrosten välisestä sidosenergiasta. Näillä ominaisuuksilla fononit, voivat liikkua nopeammin grafeenikerroksilla sen sijaan, että ne toimisivat vuorovaikutuksessa kerrosten välillä.

"Uudella hyvin lämpöä johtavalla ja ohuella että joustavalla ja kestävällä grafeenikalvolla on potentiaalia uutena lämmönsiirtomateriaalina erimuotoisen elektroniikan ja muiden suuritehoisten järjestelmien lämmönhallintaan", toteaa Johan Liu.

Japanilaiset tutkijat ovat puolestaan osoittaneet uudenlaisen lämmitys/jäähdytystoiminnon, joka osoitettiin yhdellä magneettisella materiaalilla ilman tavanomaista liitosrakennetta.

NIMS:n ja Tohoku yliopiston tutkijat havaitsivat anisotrooppisen magneettisen Peltier-efektin. Kyseessä on termosähköinen muunnosilmiö, jossa magneettisessa materiaalissa virran suunnan ohjaus aiheuttaa lämmön ja jäähdytyksen.

Aikaisemmin on löydetty anisotrooppinen magneto-Seebeck-vaikutus. Anisotrooppista magneto-Peltier-vaikutusta, joka on vastavuoroinen anisotrooppiselle Magneto Seebeck -vaikutukselle, ei kuitenkaan ollut havaittu ennen tätä tutkimusta.