ہائی تھرمل چالکتا کاربن مواد کے بارے میں جانیں۔

پچھلی دھات (ایلومینیم، تانبے) کے ہیٹ سنک کو زیادہ کثافت، ہائی تھرمل ایکسپینشن گتانک، اور ناپاک مواد کے مسائل کی وجہ سے گرمی کی کھپت کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہے۔ سائنس اور ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، ایرو اسپیس، سیٹلائٹ کمیونیکیشن، تیز رفتار کمپیوٹر اور دیگر شعبوں میں گرمی کی کھپت کے مسائل پر زیادہ توجہ دی جارہی ہے، اور تھرمل مینجمنٹ میٹریل کے لیے اعلیٰ تقاضے سامنے رکھے گئے ہیں۔

اس کی کم کثافت، اعلی طاقت، اعلی تھرمل چالکتا، اور کیمیائی مزاحمت کی وجہ سے، کاربن مواد سے پچھلے دھاتی مواد کی جگہ لینے اور اعلی تھرمل چالکتا مواد کی ایک نئی نسل بننے کی توقع کی جاتی ہے۔

کاربن مواد کی حرارت کی ترسیل بنیادی طور پر جعلی ایٹموں کے تھرمل کمپن سے محسوس ہوتی ہے۔ کاربن فائبر کی قسم، میٹرکس کی قسم، کثافت، مخصوص حرارت کی گنجائش، گرافیٹائزیشن ڈگری، پرفارم سٹرکچر، فائبر والیوم فریکشن، ہیٹ ٹریٹمنٹ ٹمپریچر/گرافیٹائزیشن ٹمپریچر وغیرہ کاربن مواد کو متاثر کرتے ہیں تھرمل چالکتا کا بنیادی عنصر۔

اس وقت، اعلی تھرمل چالکتا کاربن مواد کی بنیادی طور پر تین اقسام ہیں:

1. ہیرے کا مواد

فی الحال، یہ معلوم ہے کہ قدرتی ہیرے میں قدرتی مواد میں سب سے زیادہ تھرمل چالکتا ہے، اور اس کے کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتا تقریباً 2000 سے 2100W/(m∙K) ہے۔ ایک ہی وقت میں، ہیرا ایک اچھا انسولیٹر اور ایک مثالی سبسٹریٹ گرمی کی کھپت کا مواد بھی ہے۔ فی الحال، کیمیائی بخارات جمع کرنے کے طریقے سے تیار کی گئی ڈائمنڈ کاربن فلم میں اعلیٰ معیار اور کم قیمت کے فوائد ہیں۔

2. گریفائٹ مواد

گریفائٹ چھ پرزم چہروں اور دو قریب سے بھرے بیس چہروں پر مشتمل ہے۔ یہ مسدس ساخت سے تعلق رکھتا ہے اور اسے بنیادی طور پر دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے: قدرتی گریفائٹ اور مصنوعی گریفائٹ۔ کمرے کے درجہ حرارت پر عام گریفائٹ کی تھرمل چالکتا صرف 70 سے 150W/(m∙K) ہے، جب کہ کمرے کے درجہ حرارت پر 002 کرسٹل جہاز پر قدرتی گریفائٹ کی تھرمل چالکتا 2200W/(m∙K) تک پہنچ سکتی ہے۔ سطح پر تھرمل چالکتا بھی 2000W/(m∙K) تک پہنچ گئی ہے۔

3. گرافین مواد

گرافین مواد ایک دو جہتی پلانر ڈھانچے پر مشتمل ہے جو کاربن ایٹموں کی ایک پرت پر مشتمل ہے جو ایک باقاعدہ مسدس میں قریب سے ترتیب دیا گیا ہے۔ یہ شہد کے چھتے کی شکل ہے اور کاربن ایٹم کی سطح کے مواد کی ایک تہہ ہے جو گریفائٹ سے خارج ہوتی ہے۔ مائیکرو مکینیکل ایکسفولیئشن کا طریقہ، ایپیٹیکسیل گروتھ کا طریقہ، کیمیائی بخارات جمع کرنے کا طریقہ اور گرافین آکسائیڈ کیمیائی کمی کا طریقہ گرافین کی تیاری کے اہم طریقے ہیں۔ سنگل لیئر سسپنڈڈ گرافین کی کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتا 3000 سے 5300W/(m∙K)) تک پہنچ سکتی ہے۔

کاربن ایٹموں کا ایک خاص انتظام ہوتا ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے کاربن مواد میں تھرمل چالکتا کا ایک بہت بڑا ڈھانچہ اور انیسوٹروپی ہوتا ہے، یعنی ان میں گریفائٹ کرسٹل طیاروں کی سمت میں تھرمل چالکتا زیادہ ہوتی ہے، جبکہ کرسٹل طیاروں کے درمیان تھرمل چالکتا بہت کم ہوتی ہے۔ ترجیحی واقفیت اس کی تھرمل چالکتا کو موٹائی کی سمت میں محدود کرتی ہے۔

تاہم، کاربن مواد کے فوائد کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا. تھرمل مینجمنٹ میٹریل جو اپنے چیک اینڈ بیلنس کا استعمال کرتے ہیں وہ خاص طور پر چھوٹی جگہوں پر بڑے ہیٹ فلوکس والے اجزاء سے گرمی کو ختم کرنے کے لیے موزوں ہیں، اور اگلی نسل کے الیکٹرانک اجزاء کی ترقی کی ضروریات کو پورا کر سکتے ہیں، اور ان کی ترقی کے لیے بہت اہمیت رکھتے ہیں۔ جدید صنعت، قومی دفاع اور اعلیٰ ٹیکنالوجی۔