操纵石墨烯和CNT之间的接头可以改善传热

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莱斯大学的研究人员已经建立了由共价键合的碳纳米管连接的石墨烯柱撑石墨烯片的原子级计算机模型 - 并发现操纵纳米管和石墨烯之间的接头对材料引导热能力具有显着影响该团队表示,随着电子设备缩小并需要更复杂的散热器,这可能非常重要。

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研究或正致力于制作柱撑石墨烯的研究人员主要研究了理论材料的两个特征:支柱的长度和它们彼此的距离。新的研究表明,还应考虑第三个参数 - 石墨烯和纳米管之间的连接性质。

扁平石墨烯和圆形纳米管之间的无缝连接需要调整其特有的六元碳环。最简单的方法是在结点处给出半个环一个额外的原子。六个七元环与六个六元环交替,使得片材可以转90度成为管。

然而,根据赖斯团队的说法,这似乎不是热传输的最佳配置。它发现用三个八边形代替六个七边形将有利于转弯,同时略微压迫石墨烯。这会使石墨烯片的顶部和底部起皱,同时不会显着改变连接处的运输。

研究人员直观地预测皱纹会降低热传输,并惊讶地发现穿过“平面内”石墨烯的热传递随着皱纹变得更快。他们确定在纳米管和石墨烯之间的连接处具有较少的环意味着较少散热的载热声子。

沿着最长的平面测量,具有八边形的模型在传输声子方面比没有八边形的模型好近20%。研究人员认为,通过纳米管的声子传输,他们已经知道它比石墨烯慢,在八角形的影响下可能会更慢,但改变的界面似乎没有显着的影响。

“原因在于几何形状,”该团队说。“结中非六边形环的数量越少(例如三个八边形对六个七边形),不良环的数量越少,因此声子散射越少,热传输越好”。他们说,由于结点可以采用许多不同的几何形状,这取决于纳米管的半径和手征,因此还有许多可能的配置需要建模。


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