Grafeenista toivotaan piin korvaajaa seuraavan sukupolven puolijohdepiirien materiaaliksi. Nyt ruotsalaisen Chalmersin tutkijaryhmä on osoittanut, että grafeenilla on toinen, aika yllättävä ominaisuus. Se jäähdyttää elektroniikkaa hyvin tehokkaasti.
Grafeenikerros voi laskea esimerkiksi mikropiirin kuuman pisteen lämpötilaa jopa neljänneksellä. Tutkijoiden mukaan tämä voi pidentää tietokoneiden ja muiden elektronisten laitteiden ikää.
Chalmersin tutkijat työskentelivät yhdessä Hongkongin ja Shnaghain yliopistojen tutkijoiden sekä SHT Smart High Tech AB:n kanssa. Grafeenin elektroniikkaa jäähdyttävä vaikutus onnistuttiin nyt osoittamaan ensimmäistä kertaa.
Chalmersin yliopiston professori Johan Liu sanoo, että löydöksen avulla voidaan myös esimerkiksi puristaa elektroniikkaa yhä pienempään. Nykyelektroniikka tuottaa yhä enemmän lämpöä, kun useita toimintoja istutetaan samalla piisirulle. Lämmönhallinta auttaa jatkamaan tätä miniatyrisointia.
Erään peukalosäännön mukaan elektroniikan toimintalämpötilan kasvu 10 asteella puolittaa laitteen toiminta-ajan. Chalmersin tutkijat ovat keskittyneet alentamaan lämpöä piirien kuumissa pisteissä (hotspots). Näissä pisteissä normaalilämpötilat ovat vaihdelleet 55-115 asteen välillä. Grafeenikerroksen avulla lämpötiloja on saatu laskemaan jopa 13 astetta.
Tehokas jäähdytys on iso haaste monenlaiselle elektroniikalle. Esimerkiksi ajoneuvoissa sytytysjärjestelmässä joudutaan käsittelemään 300 watin tehopiikkejä. Led-lampoissa lämpöä syntyy jopa 600 wattia neliösenttiä kohti. Vastaavia ongelmia on uusissa tietokoneissa ja esimerkiksi matkapuhelinverkon tukiasemissa.
Tehokas jäähdytys tuo myös suuria säästöjä. Amerikkalaistutkimuksen mukaan datakeskusten kokonaisvirrankulutuksesta noin puolet kuluu konesalin ja laitteiden jäähdytykseen.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
