Wat misschien wel het ultieme koellichaam is, is alleen mogelijk vanwege nog een ander verbazingwekkend vermogen van grafeen. De één-atoom-dikke vorm van koolstof kan fungeren als een tussenpersoon waardoor verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisjes op bijna alles kunnen groeien.

Daar horen diamanten bij. Een diamantfilm/grafeen/nanobuisstructuur was een resultaat van nieuw onderzoek uitgevoerd door wetenschappers van Rice University en het Honda Research Institute USA, vandaag gerapporteerd in Nature's online tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

De kern van het onderzoek is de onthulling dat wanneer grafeen wordt gebruikt als tussenpersoon, oppervlakken die als onbruikbaar worden beschouwd als substraten voor de groei van koolstofnanobuisjes, hebben nu het potentieel om dit te doen. Diamant is daar een goed voorbeeld van, volgens Rice-materiaalwetenschapper Pulickel Ajayan en Honda-hoofdwetenschapper Avetik Harutyunyan.

Diamant geleidt warmte zeer goed, vijf keer beter dan koper. Maar het beschikbare oppervlak is erg laag. Door zijn aard, grafeen van één atoom dik is het hele oppervlak. Hetzelfde kan gezegd worden van koolstofnanobuisjes, die in feite opgerolde buizen van grafeen zijn. Een verticaal uitgelijnd bos van koolstofnanobuisjes gekweekt op diamant zou warmte verspreiden als een traditioneel koellichaam, maar met miljoenen vinnen. Zo'n ultradunne array zou ruimte kunnen besparen in kleine op microprocessors gebaseerde apparaten.

"Verder werk langs deze lijnen zou structuren kunnen opleveren zoals nanobuisarrays met patronen op diamant die kunnen worden gebruikt in elektronische apparaten, " Ajayan zei. Grafeen en metalen nanobuisjes zijn ook zeer geleidend; in combinatie met metalen substraten, ze kunnen ook worden gebruikt in geavanceerde elektronica, hij zei.

Om hun ideeën te testen, het Honda-team kweekte verschillende soorten grafeen op koperfolie door middel van standaard chemische dampafzetting. Vervolgens brachten ze de kleine grafeenvellen over op diamant, kwarts en andere metalen voor verder onderzoek door het Rice-team.

Ze ontdekten dat alleen enkellaags grafeen goed werkte, en vellen met rimpels of rimpels werkten het beste. De defecten leken de in de lucht zwevende op ijzer gebaseerde katalysatordeeltjes waaruit de nanobuisjes groeien, op te vangen en vast te houden. De onderzoekers denken dat grafeen de groei van nanobuisjes bevordert door te voorkomen dat de katalysatordeeltjes gaan klonteren.

Ajayan denkt dat de extreme dunheid van grafeen de oplossing is. In een eerdere studie, het Rice-lab heeft gevonden dat grafeen laat zien dat materialen bedekt met grafeen nat kunnen worden, maar het grafeen biedt bescherming tegen oxidatie. "Dat is misschien wel een van de grote dingen van grafeen, dat u een niet-invasieve coating kunt hebben die de eigenschap van het substraat behoudt maar waarde toevoegt, " zei hij. "Hier staat het de katalytische activiteit toe maar stopt de katalysator met aggregeren."

Uit testen bleek dat de grafeenlaag intact blijft tussen het nanobuisbos en de diamant of ander substraat. Op een metalen ondergrond zoals koper, de hele hybride is zeer geleidend.

Een dergelijke naadloze integratie via de grafeeninterface zou een lage contactweerstand bieden tussen stroomcollectoren en de actieve materialen van elektrochemische cellen, een opmerkelijke stap in de richting van het bouwen van apparaten met hoog vermogen, zei Rice-onderzoeker en co-auteur Leela Mohana Reddy Arava.