Onderzoekers maken heatpipes vele malen efficiënter met grafeen

20 reacties

Grafeen is een materiaal dat al jaren wordt beschreven als het wondermateriaal dat de toekomst radicaal gaat veranderen. Toch is het moeilijk te produceren materiaal nog maar amper te vinden in daadwerkelijke toepassingen, hoewel het inmiddels hier en daar gebruikt wordt. Onderzoekers van de Zweedse Universiteit van Chalmers hebben het weten toe te passen in heatpipes.

De metalen pijpjes zijn volgens Johan Liu, één van de betrokken wetenschappers aan de onderzoeksgroep voor microtechnologie en nanowetenschappen, één van de beste technieken vanwege de hoge efficiëntie en de mogelijkheid om de warmte over langere afstanden te verplaatsen. Over het algemeen worden ze vervaardigd uit koper, aluminium en uit aangelegen legeringen. Een chip moet tegenwoordig 1.000 watt per vierkante meter kunnen produceren, en de beste koperen heatpipes kunnen maximaal zo'n 2053 watt per vierkante meter per kelvin per gram verplaatsen. Aangezien het de verwachting is dat deze warmteproductie per oppervlakte snel toe zal nemen in de nabije toekomst is er een oplossing nodig.

Puur grafeen moet een thermische geleidbaarheid van maximaal 5.000 watt per meter per kelvin hebben bij kamertemperatuur, volgens het onderzoek. De nieuwe heatpipes weten echter een geleidbaarheid van 7230 watt per vierkante meter per kelvin per gram te behalen bij een thermisch vermogen van 10 watt. Dat moet ongeveer 3,5 keer beter zijn dan de koperen oplossingen die op het moment het meest gebruikt worden. Het grafeen in de heatpipe moet hierbij 30% van de geleidbaarheid voor zijn rekening nemen.

In september schreven we over onderzoekers die waterkoeling ín een chip hebben weten te integreren. De grafeen-heatpipe moet wellicht een betere oplossing vormen die een minder exotische productiemethode vereist. Het ontwerp maakt gebruik van een koperen veer aan de binnenkant, waar de vloeistof zijn warmte voor een deel van opneemt en aan afgeeft, en daardoor verdampt en weer afkoelt. Daaroverheen zit een laag koolstofvezel, die de structuur rigide moet houden. De grafeenlaag zit aan de buitenkant.

Bronnen: Wiley Online Library, Universiteit van Chalmers

« Vorig bericht Volgend bericht »
0
*