La conductividad térmica de los nanoconos de carbono

 

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El grafeno tiene una gran conductividad térmica. Un nanocono de carbono es un troncono hecho de grafeno. Simulaciones por ordenador indican que su conductividad térmica depende del ángulo del vértice del cono. La conductividad térmica a 300 K aumenta de forma gradual cuando el ángulo del vértice se reduce de 113° a 19°, para disminuir de forma brusca al bajar de 19° a 0°. Lo sorprendente es que supera la de un disco de grafeno para ángulos entre 39º y 19º. Recuerda que el disco de grafeno corresponde a un ángulo del vértice de 180º y que un nanotubo de carbono se obtiene para un ángulo de 0º.

El artículo es Dengke Ma, Han Meng, …, Xing Zhang, “The unexpected thermal conductivity from graphene disk, carbon nanocone to carbon nanotube,”arXiv:1605.01471 [cond-mat.mes-hall]; también recomiendo Nuo Yang, Shiqian Hu, …, Baowen Li, “Nanoscale Graphene Disk: A Natural Functionally Graded Material –The Thermal Conductivity of Nanoscale Graphene Disk by Molecular Dynamics Simulation,” Scientific Reports 5: 14878 (2015), doi: 10.1038/srep14878, arXiv:1605.01471 [cond-mat.mes-hall].

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La conductividad térmica del grafeno suspendido excede los 2500 ± 1100 W/mK a 350 K, mientras que enrollado en forma de cilindro, formando un nanotubo de carbono de una sola capa, excede los 2000 W/mK a temperatura ambiente. Un disco de grafeno (un trozo de grafeno con forma circular) presenta una conductividad térmica gradual, que crece con la distancia la centro (curva negra de la parte izquierda de la figura). Los nanoconos de carbono también muestran una conductividad térmica gradual, pero crece más rápido conforme el ángulo del cono se reduce (como indica el exponente mostrado en la parte derecha de la figura).

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Más allá de la curiosidad que supone el estudio de las propiedades térmicas de los nanoconos de grafeno. Lo más interesante son sus aplicaciones prácticas, como su uso como material de relleno en conjuntos de baterías de alto voltaje empaquetadas. Su alta conductividad térmica facilita la rápida disipación del calor residual sin dañar a las baterías.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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