研究人员莱斯大学已经发现氮化硼的三维结构,有时被称为“白色石墨烯”,可以用来控制小型电子设备的热流。
材料科学和纳米工程助理教授Rouzbeh Shahsavari和前莱斯大学研究生Navid 亚博网站下载Sakh亚博老虎机网登录avand完成了第一次理论分析,3D氮化硼作为一种可调节材料在紧凑设备中的热流。这项研究发表在ACS应用材料与界面亚博网站下载.
在二维形式的六方氮化硼(h-BN)中,该材料的结构与石墨烯非常相似。这两种材料的主要区别在于,h-BN是电绝缘体,而完美的石墨烯单分子膜是极好的导体。亚博网站下载
然而,与石墨烯类似,h-BN可以导热。这使得电子设备的设计者们感兴趣,他们总是在寻找新的材料来帮助热管理。亚博网站下载
Shahsavari评论道:
通常,在所有电子设备中,都非常希望尽可能快、高效地从系统中获取热量。电子学的一个缺点,特别是当你在基板上有分层材料时,是热量沿着导电平面向一个方向快速移动,但从一层到另一层并不好。多层堆叠石墨烯层就是一个很好的例子。亚博网站下载
通过创建由氮化硼纳米管连接的h-BN层的三维结构,研究人员表明,材料中的振动可以在平面间和平面内传播。
莱斯大学的研究人员称,六边形氮化硼片和氮化硼纳米管的三维结构可能是一种可调材料,用于控制电子设备中的热量。图片来源:沙沙瓦里集团
Shahsavari和Sakhavand对不同纳米管尺寸的各种结构进行了建模,以更好地了解最优性能。他们观察到二维薄片和纳米管之间的连接减少了热流,但较长的纳米管使层间热流更大,而较短的纳米管则倾向于减缓热传导。
石墨烯/碳纳米管结已经在其他研究项目中创建——如果这种结是为氮化硼材料制作的,Shahsavari教授相信它们可能是一种非常有前途的解决方案:亚博网站下载
考虑到氮化硼的绝缘特性,它们可以实现并补充基于石墨烯的三维纳米电子学的创造。
“这种类型的三维热管理系统可以为热开关或热整流器提供机会,在这种系统中,一个方向的热量流动可能与相反的方向不同。
这可以通过改变材料的形状,或者改变它的质量——比如一边比另一边重——来创造一个开关。热量总是朝一个方向流动,但反方向流动就会慢一些。
该研究小组使用了由美国国家科学基金会(National Science Foundation)支持、莱斯大学(Rice University)肯•肯尼迪信息技亚博老虎机网登录术研究所(Ken Kennedy Institute for Information Technology)管理的DAVinCI超级计算机,并利用了IBM、美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、思科(CISCO)、Adaptive computing和Qlogic支持的计算资源。这项研究是由美国水稻土木与环境工程系和美国国家科学基金会资助的。亚博老虎机网登录
参考文献和进一步阅读:
“氮化硼纳米结构中热输运的空间交叉”,Shahsavari和Sakhavand,应用。板牙。2015接口
白色石墨烯结构可以接受热-大米大学新闻