Pour approfondir cette question, les chercheurs ont mené une étude théorique détaillée de la diffusion à quatre phonons dans le graphène. Ils ont développé un cadre théorique basé sur l'équation de transport de Boltzmann et incorporé divers mécanismes de diffusion, notamment la diffusion à quatre phonons, la diffusion d'Umklapp et la diffusion limite.
Leurs résultats ont révélé que la diffusion à quatre phonons devient le mécanisme de transport de chaleur dominant dans le graphène à des températures supérieures à 100 Kelvin. Ce processus de diffusion implique l'interaction de quatre phonons, où deux phonons fusionnent pour former un phonon d'énergie supérieure, tandis que les deux autres phonons emportent l'excès d'énergie.
Les chercheurs ont découvert que le taux de diffusion des quatre phonons augmente rapidement avec la température, entraînant une réduction significative de la conductivité thermique du graphène. Cela explique pourquoi la conductivité thermique du graphène diminue à des températures plus élevées, contrairement au comportement de la plupart des autres matériaux.
L'étude a également souligné l'importance de prendre en compte l'ensemble des mécanismes de diffusion pour prédire avec précision la conductivité thermique du graphène. En intégrant la diffusion à quatre phonons ainsi que d’autres processus de diffusion, les chercheurs ont obtenu un excellent accord avec les mesures expérimentales.
Leurs découvertes contribuent à une compréhension plus approfondie des mécanismes de conduction thermique dans le graphène et fournissent des informations précieuses pour optimiser les matériaux à base de graphène pour les applications de gestion thermique.
Bien que le graphène ne soit peut-être pas le meilleur conducteur de chaleur, sa conductivité thermique exceptionnelle, ainsi que ses autres propriétés remarquables, en font un matériau hautement recherché pour de nombreuses applications technologiques, telles que l'électronique, le stockage d'énergie et les systèmes de gestion thermique.
