A condutividade térmica do grafeno é notavelmente elevada e varia com a temperatura. Ao contrário dos materiais metálicos em geral, a condutividade térmica do grafeno pode exceder a de metais como o ferro, o chumbo e o aço, e inicialmente aumenta com a temperatura antes de diminuir. Este comportamento é influenciado pelo movimento energético das moléculas aquecidas dentro do grafeno, que aumenta a condução de calor através da sua estrutura.
Explicação detalhada:
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Aumento inicial da condutividade térmica com a temperatura:
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O grafeno, sendo uma forma de carbono com uma estrutura altamente ordenada, apresenta uma condutividade térmica excecional devido às suas fortes ligações covalentes e à capacidade dos seus electrões se moverem livremente. A temperaturas mais baixas, a condutividade térmica do grafeno aumenta com o aumento da temperatura. Isto deve-se ao facto de o aumento da energia térmica excitar os electrões e os fónons (modos quantizados de energia vibracional), aumentando a sua mobilidade e, consequentemente, a taxa de transferência de calor.Diminuição da condutividade térmica a temperaturas mais elevadas:
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À medida que a temperatura continua a subir, a condutividade térmica do grafeno começa a diminuir. Isto é atribuído ao aumento da dispersão dos fónons a temperaturas mais elevadas, o que perturba o seu fluxo e reduz a sua contribuição para a condutividade térmica. Além disso, a temperaturas muito elevadas, a condutividade térmica pode ser influenciada pela densidade e porosidade do material, o que pode afetar a eficiência da transferência de calor.
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Natureza anisotrópica do grafeno:
O grafeno é um material anisotrópico, o que significa que as suas propriedades térmicas podem variar consoante a direção do fluxo de calor. Esta anisotropia pode levar a diferentes valores de condutividade térmica, dependendo da orientação das camadas de grafeno, o que é um fator crítico em aplicações onde a gestão do calor é crucial.
Observações experimentais:
