Analysis of anisotropic heat and thermal diffusivity of thermally expanded graphite

Дмитрий Андреевич Прохоров; Максим Геннадьевич Рыбин; Сергей Михайлович Зуев

doi:10.17308/kcmf.2025.27/12809

Дмитрий Андреевич Прохоров ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет», проспект Вернадского, 78, Москва 119454, Российская Федерация; ГНЦ РФ ФГУП НАМИ – Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, ул. Автомоторная, 2, Москва 125438, Российская Федерация
Максим Геннадьевич Рыбин ООО «РУСГРАФЕН», проспект Биологов, 15, Московская обл., г.о. Серпухов, п. Оболенск 142279, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1529-5326
Сергей Михайлович Зуев ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет», проспект Вернадского, 78, Москва 119454, Российская Федерация; ГНЦ РФ ФГУП НАМИ – Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, ул. Автомоторная, 2, Москва 125438, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-7033-1882

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/12809

Ключевые слова: двумерная аллотропная модификация углерода, графен, терморасширенный графит, анизотропия, охлаждение

Аннотация

Цель статьи: В данной статье исследована анизотропная температуропроводность фольги из терморасширенного графита (TEG) с помощью флэш-метода и проведено сравнение его структуры с плёнкой из многослойного оксида графена (GO). Продемонстрирована морфология, дифрактограмма и профилометрия поверхностей TEG и GO, произведённого по двум различным технологическим процессам – изготовление TEG осуществлялось из интеркалированного графита методом термолиза, а GO методом отслаивания оксида графита в микроволновой печи (MEGO).

Экспериментальная часть: Исследовано распределение температуры в образце TEG в результате непрерывного воздействия лазерного излучения и проведено последующее сравнение результатов с аналогичными образцами из меди и алюминия.

Выводы: Описана перспективность применения TEG в задачах теплопередачи

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Дмитрий Андреевич Прохоров, ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет», проспект Вернадского, 78, Москва 119454, Российская Федерация; ГНЦ РФ ФГУП НАМИ – Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, ул. Автомоторная, 2, Москва 125438, Российская Федерация

аспирант кафедры оптико-электронных приборов и систем, МИРЭА - Российский технологический университет, главный специалист ФГУП «НАМИ», (Москва, Российская Федерация)

Максим Геннадьевич Рыбин, ООО «РУСГРАФЕН», проспект Биологов, 15, Московская обл., г.о. Серпухов, п. Оболенск 142279, Российская Федерация

к. ф-м. н., заместитель генерального директора по науке, ООО «Русграфен»
(Московская обл., г.о. Серпухов, п. Оболенск, Российская Федерация)

Сергей Михайлович Зуев, ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет», проспект Вернадского, 78, Москва 119454, Российская Федерация; ГНЦ РФ ФГУП НАМИ – Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, ул. Автомоторная, 2, Москва 125438, Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент, доцент кафедры оптико-электронных приборов и систем, МИРЭА - Российский технологический университет, начальник управления ФГУП «НАМИ», (Москва, Российская Федерация)

Литература

Renteria J. D., Ramirez S., Malekpour H., … Balandin A. A. Anisotropy of thermal conductivity of free-standing reduced graphene oxide films annealed at high temperature. Advanced Functional Materials. 2015;25(2): 4664. https://doi.org/10.1002/adfm.201501429

Shulga Y. M., Baskakov S. A., Baskakova Y. V., … Kovalev I. D. Supercapacitors with graphene oxide separators and reduced graphite oxide electrodes. Journal of Power Sources. 2015;279: 722–730. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.01.032

Tite T., Chiticaru E. A., Burns J. S., Ionita M. Impact of nano-morphology, lattice defects and conductivity on the performance of graphene based electrochemical biosensors. Journal of Nanobiotechnology. 2019;17(101): p. 5. https://doi.org/10.1186/s12951-019-0535-6

Belomestnykh V. N., Tesleva E. P. Poisson’s ratio and Gruneisen parameter of solids. Bulletin of Tomsk olytechnic University. 2003;306(5); 8–12. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https://elibrary.ru/htnczd

Prokhorov D. A., Zuev S. M. Investigation of the characteristics of a graphene-based thermal interface for cooling integrated microcircuits. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2023;59(2): 155–162. https://doi.org/10.1134/s2070205123700247

Donghua L., Xiaosong C., Yaping Y., … Dacheng W. Conformal hexagonal-boron nitride dielectric interface for tungsten diselenide devices with improved mobility and thermal dissipation. Nature Communications. 2019;10(1188): 2. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09016-0

Sarkarat M., Lanagan M., Ghosh D., Lottes A., Budd K., Rajagopalan R. Improved thermal conductivity and AC dielectric breakdown strength of silicone rubber/BN composites. Composites Part C: Open Access. 2020;2: 100023. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100023

Light-flash-apparatus LFA 467 HyperFlash-Series methods, techniques, applications for temperature and warmth factors. Netzsch. 0823. Available at: https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/3/6/7/f/367f54b9bc7fc3a5b36f6b41191f5dbaf802ecb7/LFA_467_HyperFlash_en_web.pdf

Description of the type of measuring instrument. Thermophysical parameter meters of the LFA 467 HyperFlash modif ication / GCSI SI FSUE “VNIIM named after D. I. Mendeleyev”*. Certificate of approval of the type of measuring instrument No. 57491-14. 2022. (In Russ.)

Technical Specifications DSC 204 F1 Phoenix / Netzsch. 0222. Available at: https://analyzing-testing.netzsch.com/_Resources/Persistent/b/8/6/c/b86c2a6637064b1361d580c2bc05367072b194d6/Key_Technical_Data_en_DSC_204_F1_Phoenix.pdf

Description of the measuring instrument type. Differential scanning calorimeters of the DSC 200 F3, DSC 204 F1, DSC 204 HP, DSC 404 C, DSC 404 F1, DSC 404 F3 modif ications / GCSI SI FSUE “VNIIM named after D. I. Mendeleyev”*. Certificate of approval of the type of measuring instruments No. 54912-13. 2023. (In Russ.)

Zinoviev V. E. Thermophysical properties of metals at high temperatures*. Reference ed., Moscow: Metallurgy Publ.; 1989. p. 384. (In Russ.)

Description of the type of measuring instrument. X-ray diffractometers of the DRON- model 8N and DRON-8T GCSI SI FSUE “VNIM named after D. I. Mendeleev”*. Certificate of approval of the type of measuring instruments No. 82575-21. 2023. (In Russ.)

Fayos J. Possible 3D carbon structures as progressive intermediates in graphite to diamond phase transition. Journal of Solid State Chemistry. 1999;148(2): 278–285. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8448

Siburian R., Sihotang H., Lumban S. R., Supeno M., Simanjuntak C. New route to synthesize graphene nano sheets. Oriental Journal of Chemistry. 2018;34(1): 182–187. https://doi.org/10.13005/ojc/340120

Fentaw T. E., Worku D. A. Controlled synthesis, characterization and reduction of graphene oxide: a convenient method for large scale production. Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences. 2017;4(1): 74–79. https://doi.org/10.1016/j.ejbas.2016.11.002

Aftab A., Sadeeq U., Abrar K., … Qipeng Y. Graphene oxide selenium nanorod composite as a stable electrode material for energy storage devices. Applied Nanoscience. 2020;10: 1243–1255. https://doi.org/10.1007/s13204-019-01204-0