Dreidimensionale Strukturen aus Bornitrid könnte das Zeug, um die kleinen elektronischen frisch zu halten.

Forscher Rice University Rouzbeh Shahsavari Navid Sakhavand haben die erste theoretische Analyse der 3D-Bornitrid als Material abstimmbare verwendet, um die Wärmeströmung in solchen Vorrichtungen zu steuern abgeschlossen.



In seiner zweidimensionale Form, hexagonales Bornitrid, Graphen aka weiß, sieht genauso aus wie der Form Atom dick Kohlenstoff als Graphen bekannt. Ein Unterschied ist gut untersucht, dass h-BN ist ein natürlicher Isolator, in dem perfekten Graphen stellt kein Hindernis für den Strom.

Aber wie Graphen, ist h-BN eine gute Wärmeleiter, die in Form von Phononen quantifiziert werden kann. Verwendung von Bornitrid, um den Wärmefluss zu kontrollieren schien würdig eines näher betrachten, so Shahsavari.

"In der Regel in allen Elektronik, ist sehr zu wünschen, um die Wärme aus dem System schnell und effizient wie möglich zu erhalten", erklärt er. "Einer der Nachteile bei der Elektronik, insbesondere wenn man Schichtmaterialien auf einem Substrat, das heißt bewegt Wärme sehr schnell in einer Richtung entlang einer Ebene, Leiters, aber nicht so gut von einer Ebene zur anderen. Mehrere Schichten aus Graphen überlagert ist ein gutes Beispiel dafür. "

Als gelbes Licht

Wärme bewegt ballis durch flache Ebenen von Bornitrid zu, aber die Simulationen zeigen, dass Reis 3D-Strukturen von Flugzeugen h-BN von Nanoröhren aus Bornitrid verbundenen Lage wäre, Phononen in alle Richtungen zu bewegen, die beide in den Boden oder durch Pläne, sagt Shahsavari.

Die berechneten Phononen Forscher würden durch vier solche Strukturen mit Nanoröhren von unterschiedlicher Länge und Dichte fließen. Sie fanden heraus, die Übergänge von den Säulen und den Ebenen zu tun, wie die gelben Lichter, nicht zu stoppen, sondern den Fluss der Phononen von Schicht zu Schicht deutlich verlangsamen, sagt Shahsavari.

Credit: Shahsavari Group / Rice University

Sowohl die Länge und Dichte der Säulen eine Wirkung auf Wärmestrom: mehr und / oder kurze Säulen verlangsamt Leitung, während Säulen mehr weniger Hindernisse vorgestellt und beschleunigt die Dinge so lange.

Während Forscher haben bereits Kreuzungen Graphen / Kohlenstoff-Nanoröhren hergestellt, glaubt Shahsavari wie Gelenke für Werkstoffe aus Bornitrid kann genauso vielversprechend zu sein.

"Aufgrund der isolierenden Eigenschaften von Bornitrid, können Sie aktivieren und füllen Sie die Erstellung von 3D-Graphen-basierte Nanoelektronik.

Diese Art von Wärmemanagementsystem des 3D können Chancen für Schalter und Gleichrichter Therme, wo die Wärme, die in eine Richtung fließt, kann sich von der anderen Richtung zu öffnen ", sagt Shahsavari.

"Dies kann durch Änderung der Form des Materials durchgeführt werden, oder variieren die Masse sagen, eine Seite ist schwerer als die andere, um einen Schalter zu schaffen. Die Wärme würde immer lieber einen Weg zu gehen, aber in umgekehrter wäre langsamer."

Navid Sakhavand und Rouzbeh Shahsavari
Crossover dimensionale Wärme der Transport in Hybrid Bornitrid
Nanostrukturen ACS Appl. Mater. Schnittstellen, 2015, 7, S. 18.312 bis 18.319

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