ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Исследование теплопроводности графенов в зависимости от условий и способов получения

Читать

Булатов Марат Фатыхович, Булатова Алсу Наилевна, Старов Дмитрий Владимирович, Ильясов Фардин Касаинович Исследование теплопроводности графенов в зависимости от условий и способов получения  // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2012. — №1. — Стр. 131-138.

Булатов Марат Фатыхович - доктор физико-математических наук, профессор, Астраханский государственный университет, 414056, Россия, Астрахань, Татищева, 20 а, bulatov_agu@mail.ru.

Булатова Алсу Наилевна - кандидат физико-математических наук, Астраханский государственный университет, 414056, Россия, Астрахань, Татищева, 20 а, anbulatova@mail.ru.

Старов Дмитрий Владимирович - аспирант, Астраханский государственный университет, 414056, Россия, Астрахань, Татищева, 20 а, bortv715ke@mail.ru.

Ильясов Фардин Касаинович - аспирант, Астраханский государственный университет, 414056, Россия, Астрахань, Татищева, 20 а, ilyasov@aspu.ru.

Строение, особенности связывания и незначительная атомная масса обусловливают высокую теплопроводность различных аллотропных модификаций углерода, включая алмаз, графит и углеродные нанотрубки. Проведенные исследования свободно подвешенного листа графена показали, что и эта модификация углерода отличается высоким значением коэффициента теплопроводности. Согласно имеющимся экспериментальным данным, графен имеет самую высокую среди твердых тел теплопроводность при комнатной температуре. Известно, что графит состоит из графеновых слоев, отстоящих друг от друга на расстояние около 0,35 нм, при этом соседние слои оказывают огромное влияние на перенос фононов вдоль графенового слоя. Взаимодействие фононов с соседними слоями и с никелевой подложкой приводит к образованию дополнительного канала рассеяния и, соответственно, к снижению коэффициента теплопроводности. Полученные нами образцы, согласно данным рамановской спектроскопии, состояли из областей, в которых количество слоев варьировалось от 2–3 до более 14. Наибольшим коэффициентом теплопроводности характеризовался образец № 5 (d(Ni) = 150 нм, t = 15 мин.). Это объясняется малым числом слоев (2–3) и незначительной толщиной никелевой пленки. Механизм теплопроводности графена связан с распространением фононов, поэтому 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.

Ключевые слова: графен,графеновые слои,«горячий диск»,подложка,условия синтеза,теплопроводность,рамановская спектроскопия,фонон-фононное взаимодействие,длина пробега фонона,баллистический перенос тепла