|
|
Контакты | Главная | Стартовая | Избранное | Поиск |
2010-10-23 15:27:17, обсуждение: 0
Указанная величина является рекордной среди всех известных материалов и обусловлена совершенной структурой графена с минимальным числом дефектов. Механизм теплопроводности графена связан с распространением фононов, так что коэффициент теплопроводности определяется длиной пробега фонона, связанной либо с рассеянием на дефектах, либо с фонон-фононным взаимодействием. Если указанная длина пробега превышает размер образца, то имеет место баллистический перенос тепла, при котором фононы проскакивают сквозь графен, не испытывая рассеяния. Этому баллистическому механизму соответствует приведенный выше рекордный коэффициент теплопроводности. Обращает на себя внимание тот факт, что коэффициент теплопроводности однослойного графена более чем вдвое превышает соответствующую величину для кристаллического графита. Поскольку графит состоит из графеновых слоев, отстоящих друг от друга на расстояние около 0.35 нм, этот факт указывает на влияние соседних слоев на перенос фононов вдоль графенового слоя. Взаимодействие фононов с соседними слоями открывает дополнительный канал рассеяния, наличие которого приводит к снижению коэффициента теплопроводности. Можно ожидать снижения коэффициента теплопроводности графеновой пленки по мере увеличения числа слоев в ней, так что при достаточно большом числе слоев должна достигаться теплопроводность графита. Прямая демонстрация такой зависимости была получена недавно в эксперименте, выполненном в Univ. of California-Riverside (США). Авторы [1] использовали для измерения коэффициента теплопроводности графена изящный метод, основанный на температурной зависимости положения G пика спектра комбинационного рассеяния графена. Лазерный луч фокусируется на графен, подвешенный над углублением в подложке, в пятно диаметром менее 1 мкм, что вызывает его нагрев до температуры, величина которой определяется по смещению положения G пика. С другой стороны, эта температура определяется из решения уравнения теплопроводности для графена с варьируемым коэффициентом теплопроводности. Величина коэффициента теплопроводности определяется на основании совпадения измеренной и вычисленной температуры. Измеренная при комнатной температуре зависимость коэффициента теплопроводности графена от числа слоев приведена на рисунке. Прерывистыми линиями показан диапазон изменения теплопроводности кристаллического графита. Ромбами и треугольниками обозначены результаты расчетов теплопроводности для бездефектных графенов, полученные различными методами. Поскольку коэффициент теплопроводности графена зависит от размера образца, результаты эксперимента приведены к единому размеру (5 мкм). Как видно, измеренная зависимость при большом числе графеновых слоев асимптотически приближается к величинам, характерным для кристаллического графита. 1. S.Ghosh et al., Nature Mater. 9, 555 (2010).
А.Елецкий
• БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
|