Исследователи разработали метод создания нанокомпозитов из меди и графена с использованием плазмохимического процесса, который обеспечивает их легкость в производстве и масштабируемость. В ходе эксперимента были получены частицы, сочетающие преимущества обоих материалов: они легкие, прочные и обладают превосходной теплопроводностью, что делает их отличным решением для охлаждения электроники.
В процессе синтеза в плазменном потоке происходит взаимодействие исходных веществ, результатом которого становятся нанокомпозитные материалы с металлическим ядром и графеновой оболочкой. Эти материалы могут значительно улучшить теплоотводы для электронных устройств, так как они не только эффективнее распределяют тепло, но также легче и дешевле традиционной меди.
Команда ученых из двух российских научных институтов применила плазмотрон с электродуговой горелкой для создания плазменного потока, который позволил получить наночастицы меди. В присутствии смеси газов пропана и бутана эти частицы соединились с графеновыми листами, образуя композитные структуры.
Краткое резюме исследования. Источник: Shavelkina et al. / Applied Surface Science, 2025.
Для анализа полученных материалов использовались различные методы микроскопии и рентгенографии. Эти исследования помогли определить характеристики кристаллической решетки вещества. Кроме того, для понимания механизмов формирования нанокомпозитов в плазме были проведены компьютерные моделирования.
Исследование показало, что скорость движения медных частиц влияет на их взаимодействие с графеном: при низких скоростях они прилипают к нему, при средних — оборачиваются вокруг него, а при высоких — могут прорвать его. Эти данные важны для оптимизации процесса синтеза и создания композитов с желаемыми свойствами.
Плазменный генератор, в котором синтезировали композитные частицы. Источник: Карина Крылова.
В работе принимали участие ученые из Института проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа) и Объединенного института высоких температур РАН (Москва). Исследование проводилось при поддержке РНФ, его результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science.
На обложке: изображение наночастицы, сделанное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Источник: Shavelkina et al. / Applied Surface Science, 2025. Все изображения: РНФ
