ساخت سپر حرارتی به ضخامت ۱۰ اتم

پرسش: به گزارش پایگاه خبری ساینس، گرمای شدیدی که توسط گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ و سایر تجهیزات الکترونیکی تولید می‌شود علاوه بر آزار کاربران موجب اختلال در عملکرد و حتی انفجار باتری‌های لیتیومی می‌شود. معمولا برای حل این مشکل از عایق‌های پلاستیکی، شیشه‌ای یا هوا به منظور محافظت از اجزای مهم این تجهیزات مانند ریزپردازنده‌ها استفاده می‌شود.

استفاده از عایق‌های حرارتی نازک‌تر امکان تولید تجهیزات الکترونیک با ابعاد کوچکتر از آنچه امروز ساخته می‌شود را برای متخصصان فراهم می‌کند.

به گفته محققان استنفورد گرمایی که توسط گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها تولید می‌شود در واقع صدایی با فرکانس بالا است که گوش ما توانایی شنیدن آن را ندارد. در واقع این گرما حاصل برخورد الکترون‌ها با اتم‌های مواد رسانایی است که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند. این برخورد موجب لرزش اتم‌ها، تشدید جریان، افزایش برخوردها و تشدید لرزش با فرکانس‌های بسیار بالاتر از دامنه شنوایی انسان می‌شود.

معمولا برای جلوگیری از عبور امواج صوتی در استودیوهای ضبط صدا از عایق‌های شیشه‌ای ضخیم استفاده می‌شود، اما محققان به دنبال راهکاری برای کاهش حجم عایق‌ها بودند. به همین علت به سراغ مواد با ضخامت اتمی رفتند و یک عایق چندلایه با استفاده از این مواد ساختند.

مواد با ضخامت اتمی یا مواد دوبُعدی حدود ۱۵ سال قبل کشف شدند و اولین نمونه این مواد گرافین بود که تنها از یک لایه اتم کربن تشکیل می‌شود. محققان استنفورد با استفاده از گرافین و سه ماده دوبُعدی دیگر که هریک سه اتم ضخامت داشتند، یک عایق چهارلایه به ضخامت ۱۰ اتم ساختند. این عایق با وجود ضخامت بسیار کم قادر است لرزش‌های اتمی عامل ایجاد گرما را به شدت کاهش دهد.

اکنون محققان به دنبال روش‌هایی برای تولید انبوه این عایق حرارتی و استفاده از آن در فرایند تولید تجهیزات الکترونیکی هستند.

گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Science Advances منتشر شده است.

###