Físicos mostram condução de calor ilimitada no grafeno

0
4248
Aerogel de Grafeno. Créditos da Imagem: cienciasetecnologia.com

Cientistas do Instituto Max Planck para Investigação de Polímeros (MPI -P ), em Mogúncia, e a Universidade Nacional de Singapura, atestaram que a condutividade térmica do grafeno diverge com o tamanho das amostras. Esta descoberta desafia as leis fundamentais da condução de calor para os materiais estendidos.

Davide Donadio, chefe de um grupo de pesquisa no MPI- P, e seu parceiro de Singapura foram capazes de prever esse fenômeno com simulações de computador e verificar em experimentos. A pesquisa e seus resultados já foram apresentados na revista científica Nature Communications.

“Nós reconhecemos os mecanismos de transferência de calor que realmente contradizem a lei de Fourier na escala micrométrica. Agora todas as medidas experimentais anteriores da condutividade térmica de grafeno precisam ser reinterpretadas. O próprio conceito de condutividade térmica como uma propriedade intrínseca não vale para o grafeno, pelo menos para amostras com vários micrômetros”, diz Davide Donadio.

As constantes dos material são alteráveis, então?

Grafeno visto microscopicamente (Tamanho da imagem 15 nm x 15 nm). Créditos da Imagem: ESRF
Grafeno visto microscopicamente (Tamanho da imagem 15 nm x 15 nm). Créditos da Imagem: ESRF

O físico francês Joseph Fourier havia postulado as leis da propagação de calor em sólidos. Deste modo, a condutividade térmica é uma propriedade intrínseca do material, que é normalmente independente do tamanho ou forma. No grafeno, que é uma camada bidimensional de átomos de carbono, esse não é o caso, como os cientistas descobriram agora. Com as experiências e as simulações de computador, eles descobriram que a condutibilidade térmica aumenta logaritmicamente em um função do tamanho das amostras. Quanto maior o tamanho da amostra, maior a transferência.

Esta é uma outra propriedade única deste material. Não é de admirar que o grafeno é muito elogiado: é quimicamente muito estável, flexível, cem vezes mais resistente ao desgaste do que o aço e, ao mesmo tempo, muito leve. Grafeno já era conhecido por ser um excelente condutor de calor, a novidade aqui é que a sua condutividade térmica, que foi até agora considerada como uma constante, varia à medida que o comprimento de grafeno aumenta. Após analisar as simulações, Davide Donadio descobriu que esta característica deriva da combinação de reduzida dimensionalidade e ligações químicas rígidas, o que mostra que a propagação da vibração térmica tem dissipação mínima em condições de não equilíbrio.

Um ótimo resfriamento para a nanoeletrônica

Na micro e nano-eletrônica, o calor é o fator limitante para componentes menores e mais eficientes. Portanto, materiais com condutividade térmica praticamente ilimitada possuem um enorme potencial para este tipo de aplicações. Os materiais com excelentes propriedades eletrônicas que têm um auto-resfriamento também, como o grafeno poderá ser, são o sonho de qualquer engenheiro eletrônico.


Fonte: Este texto foi traduzido na íntegra do site de publicação científica Phys.org.

Correções de tradução, por favor, contacte o tradutor, informações abaixo.

CONTINUAR LENDO