Монокристаллический алмаз

[бродяга_]

Скрытый текст

Для изготовления систем охлаждения (СО) ЭС используют материалы с высокой теплопроводностью и малым тепловым сопротивлением [3]. Однако по прогнозам специалистов, классические СО изготовленные из алюминия и меди вскоре не смогут обеспечивать нормальный тепловой режим ЭС. Пытаясь решить нарастающую проблему, учёные проводят исследования направленные на создание различных композитных материалов с более высокими теплофизическими характеристиками. В 2004 году двое российских ученых — Константин Новоселов и Андрей Гейм добились грандиозных успехов, им удалось получить материал с уникальными свойствами — графен. О свойствах графена ученые знали давно, но проблема заключалась в том, как его получить. Новоселов и Гейм решили эту проблему с помощью липкой ленты. Графен является двухмерным материалом с гексагональной кристаллической структурой, он отличается необычными механическими и электрическими свойствами. По прочности на разрыв он превосходит сталь в 200 раз, скорость электропроводности сопоставима со скоростью света, а масса пленки графена толщиной в один атомный слой размером с футбольное поле составляет менее 1 г. Удельное электрическое сопротивление этого материала при комнатной температуре равно ~1 мкОм·см, что на 35 % меньше, чем у меди. Уникальные электронные свойства графена проявляются и в оптике. Его теплопроводность в 10 раз больше чем у меди [4]. В кристаллическая структуре графена атомы углерода выстроены в решётку -это так называемые «пчелиные соты» [5]. Возможность использования графена для отвода тепла от элементов электроники обсуждается довольно давно. В опытах, проведённых в 2008 году, коэффициент теплопроводности подвешенного однослойного графена при комнатной температуре достигал 3000–5000 Вт•м-1•К-1. Это значение превосходит показатели алмаза, одного из лучших проводников тепла. Измерение теплопроводности графена проводят с помощью бесконтактного метода конфокальной микро-рамановской спектроскопии [1]. Недавно было открыто удивительное свойство графена, которое делает возможным изготовление практически идеального теплоотвода: слой углерода толщиной в один атом может служить «посредником», позволяющим выращивать вертикальные нанотрубки почти на любой поверхности, в том числе и на поверхности алмаза. Можно спрогнозировать, что нанотрубки несложно получить и на поверхности теплоотводов из алюминия и меди. Таким образом, превратив их в радиатор с развитой поверхностью. Результаты исследования, проведенного университетом Rice совместно с компанией Honda, позволят выращивать нанотрубки на подложках, которые раньше считались для этого совершенно непригодными. Ученые продемонстрировали это, вырастив нанотрубки на поверхности алмаза. Алмаз очень хорошо, в пять раз лучше меди, проводит тепло. Но площадь его поверхности, излучающей это тепло, очень мала. Графен, наоборот, фактически состоит только из поверхности. То же можно сказать и об углеродных нанотрубках, которые представляют собой скрученный в трубки графен. Лес вертикальных нанотрубок, выращенных на поверхности алмаза, будет рассеивать тепло как радиатор, имеющий миллионы ребер. Такой ультратонкий теплоотвод даст возможность существенно сэкономить пространство в компактных микропроцессорных устройствах. Ученые из исследовательского института компании Хонда выращивали графен на медной фольге стандартным методом осаждения из паровой фазы. Затем они переносили листы графена с фольги на поверхности образцов из алмаза, кварца и различных металлов. Для дальнейших исследований образцы передавались в университет Райса, где на них выращивали нанотрубки. Хорошие результаты были получены только с однослойным графеном, причем дефектные– волнистые и морщинистные — листы работали лучше всего. Дефекты графена захватывали распыленные частицы катализатора на основе железа, на которых и начинали расти нанотрубки. Как считают исследователи, графен способствовал росту нанотрубок, препятствуя скоплению частиц катализатора в группы. Гибридная структура из графена и нанотрубок, выращенных на металлическом субстрате (например, меди), имеет высокую общую электрическую проводимость [6, 9–17]. Таким образом, графен обладает всеми нужными свойствами для эффективного отвода тепла, но на сегодняшний день он очень дорогостоящий, так как отсутствует эффективного способа его получения для внедрения в промышленное производство. Между тем работа большого количества ученых в области получения графена в промышленных масштабах, позволяет рассчитывать на появление в скором времени нового класса теплоотводов и систем охлаждения ЭС. Такие теплоотводы будут обладать рекордно низким значением теплового сопротивления, что приведет к снижению нагрузки на кристалл теплонагруженного элемента

Пожалуйста, не забудьте правильно оформить цитату:
Меркульев, А. Ю. Графен как материал для теплоотводов нового поколения / А. Ю. Меркульев, Н. К. Юрков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 3 (62). — С. 331-333. — URL: https://moluch.ru/archive/62/9332/ (дата обращения: 10.09.2023).

 

[Ariamira]

10.09.2023 в 15:11, бродяга_ сказал:

  Скрыть содержимое

Для изготовления систем охлаждения (СО) ЭС используют материалы с высокой теплопроводностью и малым тепловым сопротивлением [3]. Однако по прогнозам специалистов, классические СО изготовленные из алюминия и меди вскоре не смогут обеспечивать нормальный тепловой режим ЭС. Пытаясь решить нарастающую проблему, учёные проводят исследования направленные на создание различных композитных материалов с более высокими теплофизическими характеристиками. В 2004 году двое российских ученых — Константин Новоселов и Андрей Гейм добились грандиозных успехов, им удалось получить материал с уникальными свойствами — графен. О свойствах графена ученые знали давно, но проблема заключалась в том, как его получить. Новоселов и Гейм решили эту проблему с помощью липкой ленты. Графен является двухмерным материалом с гексагональной кристаллической структурой, он отличается необычными механическими и электрическими свойствами. По прочности на разрыв он превосходит сталь в 200 раз, скорость электропроводности сопоставима со скоростью света, а масса пленки графена толщиной в один атомный слой размером с футбольное поле составляет менее 1 г. Удельное электрическое сопротивление этого материала при комнатной температуре равно ~1 мкОм·см, что на 35 % меньше, чем у меди. Уникальные электронные свойства графена проявляются и в оптике. Его теплопроводность в 10 раз больше чем у меди [4]. В кристаллическая структуре графена атомы углерода выстроены в решётку -это так называемые «пчелиные соты» [5]. Возможность использования графена для отвода тепла от элементов электроники обсуждается довольно давно. В опытах, проведённых в 2008 году, коэффициент теплопроводности подвешенного однослойного графена при комнатной температуре достигал 3000–5000 Вт•м-1•К-1. Это значение превосходит показатели алмаза, одного из лучших проводников тепла. Измерение теплопроводности графена проводят с помощью бесконтактного метода конфокальной микро-рамановской спектроскопии [1]. Недавно было открыто удивительное свойство графена, которое делает возможным изготовление практически идеального теплоотвода: слой углерода толщиной в один атом может служить «посредником», позволяющим выращивать вертикальные нанотрубки почти на любой поверхности, в том числе и на поверхности алмаза. Можно спрогнозировать, что нанотрубки несложно получить и на поверхности теплоотводов из алюминия и меди. Таким образом, превратив их в радиатор с развитой поверхностью. Результаты исследования, проведенного университетом Rice совместно с компанией Honda, позволят выращивать нанотрубки на подложках, которые раньше считались для этого совершенно непригодными. Ученые продемонстрировали это, вырастив нанотрубки на поверхности алмаза. Алмаз очень хорошо, в пять раз лучше меди, проводит тепло. Но площадь его поверхности, излучающей это тепло, очень мала. Графен, наоборот, фактически состоит только из поверхности. То же можно сказать и об углеродных нанотрубках, которые представляют собой скрученный в трубки графен. Лес вертикальных нанотрубок, выращенных на поверхности алмаза, будет рассеивать тепло как радиатор, имеющий миллионы ребер. Такой ультратонкий теплоотвод даст возможность существенно сэкономить пространство в компактных микропроцессорных устройствах. Ученые из исследовательского института компании Хонда выращивали графен на медной фольге стандартным методом осаждения из паровой фазы. Затем они переносили листы графена с фольги на поверхности образцов из алмаза, кварца и различных металлов. Для дальнейших исследований образцы передавались в университет Райса, где на них выращивали нанотрубки. Хорошие результаты были получены только с однослойным графеном, причем дефектные– волнистые и морщинистные — листы работали лучше всего. Дефекты графена захватывали распыленные частицы катализатора на основе железа, на которых и начинали расти нанотрубки. Как считают исследователи, графен способствовал росту нанотрубок, препятствуя скоплению частиц катализатора в группы. Гибридная структура из графена и нанотрубок, выращенных на металлическом субстрате (например, меди), имеет высокую общую электрическую проводимость [6, 9–17]. Таким образом, графен обладает всеми нужными свойствами для эффективного отвода тепла, но на сегодняшний день он очень дорогостоящий, так как отсутствует эффективного способа его получения для внедрения в промышленное производство. Между тем работа большого количества ученых в области получения графена в промышленных масштабах, позволяет рассчитывать на появление в скором времени нового класса теплоотводов и систем охлаждения ЭС. Такие теплоотводы будут обладать рекордно низким значением теплового сопротивления, что приведет к снижению нагрузки на кристалл теплонагруженного элемента

Пожалуйста, не забудьте правильно оформить цитату:
Меркульев, А. Ю. Графен как материал для теплоотводов нового поколения / А. Ю. Меркульев, Н. К. Юрков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 3 (62). — С. 331-333. — URL: https://moluch.ru/archive/62/9332/ (дата обращения: 10.09.2023).

 

Графен то лучше, это понятно но вырастить его с правильной для графена решёткой и больших размеров почти нереально сегодня.

там атомные размеры важны.

Алмаз пусть и хуже (но не сильно) зато производить дешевле и проще.

Да и не нужны мне сверх такие проводящие материалы.

Я говорила, что если дабе проводник будет в 2 наша лучше чем самые проводимые тепловые трубки медные то уже успех.

 

[бродяга_]

отвести тепло это пол дела, тут же еще и рассеять надо. то есть площадь контакта с воздухом.

 

 

[Ariamira]

10.09.2023 в 15:38, бродяга_ сказал:

отвести тепло это пол дела, тут же еще и рассеять надо. то есть площадь контакта с воздухом.

 

 

Нам от источника температуру надо передавать на другие элементы, все в вакууме, то есть передача не воздушная а плотный контакт материалов.

А элементы (принимающие температуру) жидкий металл.

Грубо говоря один конец нагреваем, далее отвод изолированный и конец проводника погружён в жидкий металл.

Изменено 10 Сентября, 2023 в 12:44 пользователем Ariamira

[бродяга_]

10.09.2023 в 15:43, Ariamira сказал:

Нам от источника температуру надо передавать на другие элементы, все в вакууме, то есть передача не воздушная а плотный контакт материалов.

идею с композитом тебе предложил. далее сама уже думай.

кстати алмазный порошок отлично смачивается ал. сплавами.

[HE KOT]

В 10.09.2023 в 14:09, Ariamira сказал:

Ну цель состоит в общем в том чтобы максимально эффективно распространить температуру, в идеале если бы алмазная полоска была на аэрогеле и в вакууме или на подложке графена (как каркас удерживающий)

Так как у алмаза все же в 10 раз лучше теплопроводность чем у меди и делать все это ради того чтобы он был не много лучше меди не целесообразно.

Друзья, я конечно не эксперт, но в школьном учебнике написано, что графит перейдет в алмаз при 100000 атмосферах и 1000 градусах цельсия

Это нужно гидравлический пресс оборудовать паяльником и при этом паяльник не должен прекратить греться.

 

Ну я так себе представляю)

[Максим0]

05.11.2023 в 00:00, HE KOT сказал:

Друзья, я конечно не эксперт, но в школьном учебнике написано, что графит перейдет в алмаз при 100000 атмосферах и 1000 градусах цельсия

Это нужно гидравлический пресс оборудовать паяльником и при этом паяльник не должен прекратить греться.

Ну я так себе представляю)

[Ariamira]

04.11.2023 в 22:00, HE KOT сказал:

Друзья, я конечно не эксперт, но в школьном учебнике написано, что графит перейдет в алмаз при 100000 атмосферах и 1000 градусах цельсия

Это нужно гидравлический пресс оборудовать паяльником и при этом паяльник не должен прекратить греться.

 

Ну я так себе представляю)

Нет, есть несколько способов искусственно создать алмаз без таких давлений + к тому же этот алмаз будет по всем параметрам лучше природного.

А то что вы описали это скорее как раз ближе к природному методу создания.

Изменено 8 Ноября, 2023 в 14:57 пользователем Ariamira

[Максим0]

05.11.2023 в 00:00, HE KOT сказал:

Друзья, я конечно не эксперт, но в школьном учебнике написано, что графит перейдет в алмаз при 100000 атмосферах и 1000 градусах цельсия

Это нужно гидравлический пресс оборудовать паяльником и при этом паяльник не должен прекратить греться.

Ну я так себе представляю)

На "Белтах" алмазы серийно изготавливались при 60.000 атмосферах и 1500^оС, с железо-никелевым катализатором.

[Ariamira]

11.11.2023 в 00:44, Максим0 сказал:

На "Белтах" алмазы серийно изготавливались при 60.000 атмосферах и 1500^оС, с железо-никелевым катализатором.

Ну вообще мне не нужен алмаз в привычном его виде для людей, мне покрытие нужно алмазное.