La conductividad térmica del grafeno es notablemente alta y varía con la temperatura. A diferencia de los materiales metálicos en general, la conductividad térmica del grafeno puede superar la de metales como el hierro, el plomo y el acero, y aumenta inicialmente con la temperatura antes de disminuir. En este comportamiento influye el movimiento energético de las moléculas calentadas dentro del grafeno, que mejora la conducción del calor a través de su estructura.
Explicación detallada:
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Aumento inicial de la conductividad térmica con la temperatura:
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El grafeno, al ser una forma de carbono con una estructura muy ordenada, presenta una conductividad térmica excepcional debido a sus fuertes enlaces covalentes y a la capacidad de sus electrones para moverse libremente. A temperaturas bajas, la conductividad térmica del grafeno aumenta a medida que sube la temperatura. Esto se debe a que el aumento de la energía térmica excita los electrones y fonones (modos cuantizados de energía vibracional), aumentando su movilidad y, por tanto, la velocidad de transferencia de calor.Disminución de la conductividad térmica a temperaturas más altas:
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A medida que aumenta la temperatura, la conductividad térmica del grafeno empieza a disminuir. Esto se atribuye al aumento de la dispersión de los fonones a temperaturas más altas, lo que interrumpe su flujo y reduce su contribución a la conductividad térmica. Además, a temperaturas muy altas, la conductividad térmica puede verse influida por la densidad y la porosidad del material, lo que puede afectar a la eficacia de la transferencia de calor.
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Naturaleza anisótropa del grafeno:
El grafeno es un material anisótropo, lo que significa que sus propiedades térmicas pueden variar en función de la dirección del flujo de calor. Esta anisotropía puede dar lugar a diferentes valores de conductividad térmica en función de la orientación de las capas de grafeno, lo que constituye un factor crítico en aplicaciones en las que la gestión del calor es crucial.
Observaciones experimentales:
