Ce qui pourrait être le dissipateur thermique ultime n'est possible qu'en raison d'une autre capacité étonnante du graphène. La forme de carbone d'un atome d'épaisseur peut servir d'intermédiaire qui permet aux nanotubes de carbone alignés verticalement de se développer sur presque n'importe quoi.

Cela inclut les diamants. Une structure de film de diamant/graphène/nanotube est l'un des résultats de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Université Rice et du Honda Research Institute USA, rapporté aujourd'hui dans le journal en ligne de Nature Rapports scientifiques .

Le cœur de la recherche est la révélation que lorsque le graphène est utilisé comme intermédiaire, les surfaces considérées comme inutilisables comme substrats pour la croissance de nanotubes de carbone ont désormais le potentiel de le faire. Diamond se trouve être un bon exemple, selon le scientifique des matériaux de riz Pulickel Ajayan et le scientifique en chef de Honda Avetik Harutyunyan.

Le diamant conduit très bien la chaleur, cinq fois mieux que le cuivre. Mais sa surface disponible est très faible. De par sa nature même, le graphène d'une épaisseur d'un atome représente toute la surface. On pourrait en dire autant des nanotubes de carbone, qui sont essentiellement des tubes de graphène enroulés. Une forêt alignée verticalement de nanotubes de carbone cultivés sur du diamant disperserait la chaleur comme un dissipateur thermique traditionnel, mais avec des millions de nageoires. Un tel réseau ultramince pourrait économiser de l'espace dans les petits appareils à microprocesseur.

"Des travaux supplémentaires dans ce sens pourraient produire des structures telles que des réseaux de nanotubes à motifs sur du diamant qui pourraient être utilisés dans des appareils électroniques, " a déclaré Ajayan. Le graphène et les nanotubes métalliques sont également très conducteurs; en combinaison avec des substrats métalliques, ils peuvent également avoir des utilisations dans l'électronique de pointe, il a dit.

Pour tester leurs idées, l'équipe Honda a cultivé divers types de graphène sur une feuille de cuivre par dépôt chimique en phase vapeur standard. Ils ont ensuite transféré les minuscules feuilles de graphène sur du diamant, quartz et autres métaux pour une étude plus approfondie par l'équipe Rice.

Ils ont constaté que seul le graphène monocouche fonctionnait bien, et les draps avec des ondulations ou des plis fonctionnaient le mieux. Les défauts semblaient capturer et retenir les particules de catalyseur à base de fer en suspension dans l'air à partir desquelles les nanotubes se développent. Les chercheurs pensent que le graphène facilite la croissance des nanotubes en empêchant les particules de catalyseur de s'agglomérer.

Ajayan pense que l'extrême finesse du graphène fait l'affaire. Dans une étude précédente, le laboratoire Rice a trouvé du graphène montre que les matériaux recouverts de graphène peuvent être mouillés, mais le graphène offre une protection contre l'oxydation. "C'est peut-être l'une des grandes choses à propos du graphène, que vous pouvez avoir un revêtement non invasif qui garde la propriété du substrat mais ajoute de la valeur, ", a-t-il dit. "Ici, cela permet l'activité catalytique mais empêche le catalyseur de s'agréger."

Les tests ont révélé que la couche de graphène reste intacte entre la forêt de nanotubes et le diamant ou un autre substrat. Sur un substrat métallique comme le cuivre, l'ensemble de l'hybride est hautement conducteur.

Une telle intégration transparente à travers l'interface graphène fournirait une faible résistance de contact entre les collecteurs de courant et les matériaux actifs des cellules électrochimiques, une étape remarquable vers la construction de dispositifs énergétiques de haute puissance, a déclaré la chercheuse et co-auteure de Rice, Leela Mohana Reddy Arava.