Een laag grafeen kan de werktemperatuur in hotspots in een processor tot 25 procent verlagen, wat de levensduur van computers en andere elektronica aanzienlijk kan verlengen. Een internationale groep onderzoekers, onder leiding van de Chalmers University of Technology in Zweden, zijn de eersten ter wereld die aantonen dat grafeen een warmteafvoerend effect heeft op op silicium gebaseerde elektronica.

"Deze ontdekking opent de deur naar meer functionaliteit en blijft de grenzen verleggen als het gaat om het miniaturiseren van elektronica, " zei Chalmers Professor Johan Liu, die het internationale onderzoeksproject leidt.

Moderne elektronische systemen genereren veel warmte, vooral door de steeds toenemende vraag naar steeds meer functionaliteit. Het is belangrijk om de opgewekte warmte op een efficiënte manier te kunnen afvoeren om de lange levensduur van het systeem te behouden. Een vuistregel is dat een verhoging van de werktemperatuur met 10 graden Celsius de levensduur van een elektronicasysteem halveert.

Tijdens de studie, de onderzoekers concentreerden zich op het verlagen van de temperatuur in het kleine gebied waar de elektronica het meest intensief werkt, zoals in een processor, bijvoorbeeld. Deze kleine hotspots zijn te vinden in alle elektronica. Met betrekking tot grootte, ze zijn op micro- of nanoschaal, met andere woorden een duizendste van een millimeter of kleiner.

"De normale werktemperatuur in de hotspots die we hebben gekoeld met een grafeenlaag, varieerde van 55 tot 115 graden Celsius. We hebben dit tot 13 graden kunnen verlagen, wat niet alleen de energie-efficiëntie verbetert, het verlengt ook de levensduur van de elektronica."

Efficiënte koeling is een grote uitdaging in veel verschillende toepassingen, zoals auto-elektronica, vermogenselektronica, computers, radiobasisstations en in verschillende lichtgevende dioden, of LED-verlichting. In auto-elektronicasystemen, elk afzonderlijk apparaat in het ontstekingssysteem kan continu tot 80 W pompen en in tijdelijke fase tot 300 W (binnen 10 nanoseconden). LED-apparaten kunnen een thermische intensiteit hebben die bijna gelijk is aan die van de zon, tot 600 W/cm2 vanwege hun extreem kleine formaat.

Superieure koeling van elektronica kan enorme voordelen opleveren. Volgens een onderzoek in de VS op basis van gegevens uit 2006, ongeveer 50 procent van de totale elektriciteit die wordt gebruikt om dataservers te laten draaien, gaat naar het koelen van de systemen.