Заставить графен работать на реальных устройствах

Графен обладает уникальными и выдающимися свойствами, которые представляют его как металл с огромным потенциалом для производства различных технологических устройств. Эти свойства включают в себя чрезвычайную тонкость, электро- и теплопроводность, легкость, прозрачность и тот факт, что он намного прочнее кремния. Однако, несмотря на эти свойства, графен пока не используется для создания технологических устройств из-за ряда практических проблем.

Одной из практических проблем является теплопроводность графена, особенно для изготовленных устройств. В этом случае графен должен быть закреплен на подложке, что снижает теплопроводность металла. Высокая теплопроводность очень важна для любого электронного устройства. Для решения этой проблемы исследователи рассматривают новые способы поддержки графена в макроскопическом мире, например, использование трехмерных взаимосвязанных графеновых структур. Они также могут использовать ультратонкую структуру графита или гексагонального нитрида бора, структура которых близка к графену.

Еще одна проблема графена - плавление, поскольку он должен быть покрыт пластиком. При повышении температуры эластичная полимерная подложка может превратиться в резиноподобное или расплавленное вещество, которое разрушит установленные сверху электронные вещества и выведет из строя крошечные проводящие провода, соединяющие электронные устройства. По словам Ли Ши, инженера-механика из Техасского университета в Остине, эту проблему можно решить, улучшив качество интерфейса, чтобы повысить его проводимость.

Ши и его исследовательская группа также предполагают, что для решения практических задач можно усовершенствовать систему аккумулирования тепловой энергии графена. Например, производители могут использовать ультратонкие графеновые пены для повышения энергоемкости устройств, изготовленных из графена. Это будет достигнуто за счет увеличения скорости зарядки и разрядки тепла в материалах фазового перехода, которые используются для хранения тепловой энергии. Еще один прорыв заключается в понимании концепции фундаментальных носителей энергии и их рассеяния, таких как фотоны, электроны и молекулы. Понимание концепции рассеяния фотонов может помочь в понимании решеточных волн и в конечном итоге решить проблему с теплопроводностью, когда другие материалы поддерживают графен.

Samsung также совершила прорыв в определении путей использования графена в реальных устройствах. Новая технология будет направлена на разработку высококачественного кристаллического графена, созданного на кремниевых пластинах. Это позволит получать графен, пригодный для производства графеновых полевых транзисторов (GFET). Даже когда графен отслоится, кремниевые пластины можно будет использовать для повторного производства.