Исследователи разработали инновационную технологию создания композитных наночастиц меди и графена с использованием плазменно-химического синтеза. Этот метод выделяется простотой и масштабируемостью: компоненты материала формируют прочные связи в реакционной зоне плазменного потока. Новая разработка открывает перспективы для создания легких и энергоэффективных систем охлаждения, которые значительно повысят надежность электронных устройств. Благодаря сочетанию легкости графена и превосходной теплопроводности меди композиты демонстрируют на 30% лучшие характеристики, чем традиционные медные аналоги.
Современные вызовы и инновационные решения
С ростом производительности гаджетов и промышленного оборудования проблема перегрева становится все актуальнее. Медные теплоотводы, несмотря на эффективность, обладают существенными недостатками: большой вес и высокая себестоимость. Прорывом могут стать нанокомпозиты, объединяющие графеновые структуры с частицами меди. Их уникальная архитектура обеспечивает беспрецедентный тепловой менеджмент при минимальном весе.
Технология будущего здесь и сейчас
Плазменный синтез позволяет получать частицы с металлическим ядром и графеновой оболочкой толщиной в один атом. Ученые из Института проблем сверхпластичности металлов РАН и Объединенного института высоких температур РАН усовершенствовали процесс, используя плазматроны с медными электродами. В потоке из пропан-бутановой смеси формируются наночастицы меди (1-100 нм), которые при контакте с графеновыми мембранами создают стабильные гибридные структуры.
Точность на уровне атомов
Молекулярно-динамическое моделирование раскрыло удивительные особенности процесса. При скоростях до 1 км/с медь «прилипает» к графену, формируя прочные связи. В диапазоне 1-5 км/с частицы эффектно «запечатываются» в углеродную обертку, словно конфета в фольге. Эти открытия позволяют целенаправленно создавать материалы с заданными характеристиками для различных отраслей.
Перспективы применения
«Наша технология открывает новые горизонты для микроэлектроники и энергетики, — делится Карина Крылова, старший научный сотрудник ИПСМ РАН. — Уже сегодня моделирование подтверждает: полученные композиты превосходят медь по прочности и теплопроводности. Следующий этап — создание опытных образцов для тестирования в реальных системах охлаждения».
Разработка поддерживается грантом Российского научного фонда и готовится к внедрению в производственные процессы. Ученые уверены: новый материал совершит революцию в создании компактных и эффективных систем теплозащиты для устройств будущего.
Источник: indicator.ru
