News Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

[PCGH-Redaktion]

Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

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[joel3214]

Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Wenn sowas mal von Intel oder so kommen würde

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Das richtige Stichwort sollte hier wohl "Streuung an Farbzentren" lauten, wenn ich die Festkörperphysik noch richtig im Hinterkopf habe. Ist aber schon ne Weile her

 

[FloH 31]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Eine gut 10 mal höhere Wärmeleitfähigkeit als Kuper...würde sich für Bodenplatten von Sauteuren Kühlern eignen

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Nicht wirklich. Die Wärmeleitfähigkeit, was hier nicht angegeben wurde, bezieht sich sicherlich auf die Ebene. Wenn du aber über Schichten leiten willst, dann ist das VIEL schlechter. Zudem ist das halt nur eine Schicht. Da wird bischen schwierig mit nem Boden

Wenn kann man sich das als Ersatz für eine Vapor-Chamber vorstellen zwischen einzelnen Lagen eines gestapelten DIEs. Wobei da halt das Problem weiterhin besteht, das man Graphen, zumindest ist das mein Wissensstand, nur in winzigen Stückchen "herstellen" kann. Da wirste nicht mal auf 1x1cm kommen.

 

[Research]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Hmm, als Laie auf diesem Gebiet, kommt mir Wärmeleitpaste in den Sinn.

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Nein geht nicht. Du kannst keine Unebenheiten ausgleichen.

 

[seppo1887]

Gebt Graphen einfach noch 5-10Jahre.
Das ist genauso wie der Transistor aus Graphen.
IBM hat bereits einen gebaut, und der arbeitet mit Knapp 100GHz.
Das könnte noch lustig werden.

Und es sollen Taktraten von 500-1000GHz möglich sein.
In ferner Zukunft natürlich.

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Das Problem ist da nicht der Transistor an sich. Den "schneidet" man quasi "einfach" aus.

Das Problem ist es überhaupt mal Graphen in der nötgen Größe billig zu bekommen.

Mim Tesafilm das zich mal abziehen und dann unterm Elektronenmikroskop nach Schnipseln suchen ist halt nicht Massenmarkt tauglich

 

[Research]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Nein geht nicht. Du kannst keine Unebenheiten ausgleichen.

Mach etwas klein genug und es verhält sich wie Wasser. www.umweltinstitut.org - Nanotechnologie
(Abschnitt: Je kleiner, desto anders

Finde dazu leider kein Video. Dort sah man das Nanoteilchen aus Glas sich wie Wasser verhalten.

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Dann haste aber einen Wärmetransport durch Konvektion von Partikeln und nicht durch den durch Wärmeleitung im Medium.

Da spielt dann die Wärmekapazität und der Ausdehnungkoeffizient eine entscheidende Rolle. Daher sind ja auch Phasenübergänge bei solch einer Kühlung entscheidend um Effizient zu arbeiten.

Da haste aber eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Die verlierst du an Kanten. Du hast da ja dann auch Reflektionen an den Kanten. Also auch kacke.

Die Frage stellt sich wie der Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Partikeln überhaupt möglich ist. Ich vermute mal sehr stark, dass dieser durch die Wärmestrahlung bestimmt wird. Das kannste dann knicken.

 

[steveO]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Ist schon ca 6/7 Jahre her wo ich es im PM-Magazin gelesn habe , bin gespannt was sich daraus entwickelt , chips mit 100ghz xD

 

[ruyven_macaran]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Nicht wirklich. Die Wärmeleitfähigkeit, was hier nicht angegeben wurde, bezieht sich sicherlich auf die Ebene. Wenn du aber über Schichten leiten willst, dann ist das VIEL schlechter. Zudem ist das halt nur eine Schicht. Da wird bischen schwierig mit nem Boden

Die Forscher haben jedenfalls mit einzelnen Schichten gearbeitet (deswegen nimmt man ja Graphen ), aber das Problem könnte man einfach umgehen, in dem man die Schichten hochkant stellt und zwei gekreuzte Lagen nimmt. Erste Lage leitet in X und Z Richtung, zweite in Y und Z -> gute Wärmeverteilung und optimaler Wärmetransport nach oben.
Kritischer dürfte aber das Koste-Nutzenverhältnis sein. Zwischen VapourChamber/Heatpipes und Heatspreader befinden sich ja, je nach Kühler, nur noch 0,2 bis 0 mm. Auf der kurzen Strecke und relativ großer Fläche hat man auch mit Kupfer keinen nenneswerten Temperaturabfall und dementsprechend keine Verbesserung bei gesteigerter Wärmeleitfähigkeit - aber ein solider Graphenstapel dürfte einiges kosten.
Sinnvoller wäre da schon der beschriebene Einsatz unterm dem Heatspreader. Vor gefühlt 10 Jahren hat Intel mal ein Protoyppackage vorgestellt, bei dem der DIE vollständig ins Substrat eingelassen war. Wenn man sowas mit einer Graphenbeschichtung versieht (oder es gar in Zwischenlagen unterbringt), hätte man eine homogen erwärmte, 5x5 cm große Kontaktfläche zum Kühler

Wenn kann man sich das als Ersatz für eine Vapor-Chamber vorstellen zwischen einzelnen Lagen eines gestapelten DIEs. Wobei da halt das Problem weiterhin besteht, das man Graphen, zumindest ist das mein Wissensstand, nur in winzigen Stückchen "herstellen" kann. Da wirste nicht mal auf 1x1cm kommen.

Auf kaum einem Gebiet dürfte derzeit mehr geforscht werden
Und afaik gibt es schon funktionale Bedämpungsverfahren, die quais unbegrenzt große Flächen ermöglichen würden. Das ist dann zwar nicht Single-Layer und es gibt immer wieder kleinere Störungen im Kristallgefüge - aber was für Elektronik eine Katastrophe darstellt, ist für ein Wärmeleitsystem ja kein großes Hindernis. Wenn sowas mal billig wird könnte es auch den Aufbau der Kühler selbst revolutionieren: Statt die Wärme irgendwie durch dicke Alulamellen wandern zu lassen, könnte man beliebige Substanzen (z.B. leichten Kunststoff) bedampfen, so dass sich die Wärme extrem gut auf deren Oberfläche verteilt.

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Das Stapeln aufeinander in 2 Achsen kannste knicken. Graphen ist gewellt. Du hast da keine Kontaktierung, und wenn, zerstört dir das deine Struktur. Du hast dann eben keine 2D Struktur mehr, sondern irgendwas anderes, was dann deinen Raum der möglichen Zustände verändert (Sorry der richtige Begriff fällt mir grad nicht ein ), und du bei Nanotubes wieder raus kommst im besten Falle. Wahrscheinlich aber deutlich schlechter.

Zum zweiten Part:
Bedampfen ist meines Wissens nach ausgeschlossen, da du das Ding 2D wachsen lassen musst. Das kannste mit bedampfen knicken. Zudem brauchst du eben eine Lage. Wenn du eine zweite drüber legst, dann ist wenn ich mich recht erinnere bereits die Eigenschaft der 2D STruktur verloren. Bin mir diesbezüglich aber nicht ganz sicher.

Und Farbzentren tun dir richtig weh. Haben die hier ja gezeigt so btw

 

[ruyven_macaran]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Ich zitier mal Wiki:
"Große Flächen aus Graphen stellt man dadurch her, dass man eine monoatomare Schicht aus Kohlenstoff auf eine Folie aus inertem Trägermaterial, wie zum Beispiel Kupfer, durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aufbringt und dann das Trägermaterial auflöst."

In wie weit das stimmt, kannst du vermutlich besser beurteilen.

Die Kontaktierung beim Stapeln wäre entlang der Kanten des Graphens. Problematischer wäre wohl, dass man eben 5 cm "dicke" (d.h. Schicht übereinander) Graphenblöcke bräuchte, welche ohne Trennschichten vermutlich als Graphit enden würden. Sind die Trennschichten aber zu dick, leitet das Gesamtpaket am Ende auch nicht besser, als herkömmliche Materialien.

Bezüglich Störungen im Kristallgitter: Wir reden hier von makroskopischen Entfernungen. Dass da (durch Verunreinigungen) hervorgerufene Materialeigenschaften eine Rolle spielen, ist klar. Aber dass vereinzelte Produktionsfehler, die in Quantendimensionen eine Katastrophe darstellen, wage ich zu bezweifeln. Zumal selbst eine derart gestörte Stelle alle paar µm immer noch eine Wärmeleitfähigkeit zwischen Graphit und Diamant (und damit im Schnitt deutlich über Kupfer) haben sollte.

 

[Alex0309]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

hmm, wie wär es wenn mann die eine Schicht an dem Bodenanbringt, aber in Form einer high-tech Legierung.Vielleicht noch die Heatpipes, möchte aber nicht wissen was das dann kostet so ein Kühler 200€ +

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Ich zitier mal Wiki:
"Große Flächen aus Graphen stellt man dadurch her, dass man eine monoatomare Schicht aus Kohlenstoff auf eine Folie aus inertem Trägermaterial, wie zum Beispiel Kupfer, durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aufbringt und dann das Trägermaterial auflöst."

In wie weit das stimmt, kannst du vermutlich besser beurteilen.

Die Kontaktierung beim Stapeln wäre entlang der Kanten des Graphens. Problematischer wäre wohl, dass man eben 5 cm "dicke" (d.h. Schicht übereinander) Graphenblöcke bräuchte, welche ohne Trennschichten vermutlich als Graphit enden würden. Sind die Trennschichten aber zu dick, leitet das Gesamtpaket am Ende auch nicht besser, als herkömmliche Materialien.

Bezüglich Störungen im Kristallgitter: Wir reden hier von makroskopischen Entfernungen. Dass da (durch Verunreinigungen) hervorgerufene Materialeigenschaften eine Rolle spielen, ist klar. Aber dass vereinzelte Produktionsfehler, die in Quantendimensionen eine Katastrophe darstellen, wage ich zu bezweifeln. Zumal selbst eine derart gestörte Stelle alle paar µm immer noch eine Wärmeleitfähigkeit zwischen Graphit und Diamant (und damit im Schnitt deutlich über Kupfer) haben sollte.

Sehr interessant. Das muss neuer als 2-3 Jahre sein. Zumindest hatte unser Prof als ich damals ne Vorlesung zu Graphen hatte nichts davon erzählt.

Hast du weiterführende Infos?

 

[seppo1887]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Nene schon klar. Ich wollte auch nur daruf hindeuten was mit Graphen so geht
Und wenn es irgendwann geht, dann gehts aber rund in der Microchipherstellung.

 

[ruyven_macaran]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Versprech dir da nicht zuviel. Mit Silizium wurden afaik auch schon experimentelle Frequenzen an der Grenze zum dreistelligen GHz-Bereich erreicht. In einem komplexen Chip lässt sich viel, viel weniger realisieren.

@skysnake: Nö, bin ja wirklich nicht vom Fach.

 

[Skysnake]

AW: Forscher steigern Wärmeleitfähigkeit von Graphen um 58%

Naja, weil du eben Signallaufzeiten hast

Trotzdem siehts bei Graphen besser aus.

Ruyven:

Ich meinte jetzt eher, wo du das genau gelesen hast, also den Link dazu.