Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Investigation of thermal conductivity in thin graphite films through time-resolved X-ray diffraction

Stenquist, Axel LU (2019) FYSK02 20191
Atomic Physics
Department of Physics
Abstract
Knowledge about thermal properties of nanoscale graphite is essential in order to realize the many promising applications of carbon based nanomaterials. This thesis reports how samples of thin graphite films on nickel substrates were investigated using time-resolved X-ray diffraction (TRXD) at the FemtoMAX beamline at the MAX IV facility. Through these investigations the thermal conductivity of the thin graphite films were determined by modeling the system using a one dimensional heat-diffusion model which was fitted to the data. Through investigation of the dynamics in the solid, it was determined that the thermal conductivity of graphite decreases with thinner graphite films as well as increased deposited energy.
Popular Abstract (Swedish)
Bestämning av värmeledningsförmågan i nano-grafit

Kunskap om de termiska egenskaperna hos nano-grafit (väldigt små grafitmaterial) är avgörande för att förverkliga de många lovande tillämpningarna av kolbaserade nanomaterial. För att bestämma värmeledningsförmågan i nano-grafit har tunna grafit filmer undersökts vid MAX IV-laboratoriet. Genom att undersöka hur värme förflyttas i materialet visades att värmeledningsförmågan i grafit minskar med tjockleken av grafitfilmerna.

Kolbaserade nanomaterial är anmärkningsvärda på grund av deras intressanta egenskaper. På grund av dessa egenskaper har materialet potential i ett brett spektrum av olika tillämpningar som sträcker sig från förbättrade elektriska komponenter till, medicinsk... (More)
Bestämning av värmeledningsförmågan i nano-grafit

Kunskap om de termiska egenskaperna hos nano-grafit (väldigt små grafitmaterial) är avgörande för att förverkliga de många lovande tillämpningarna av kolbaserade nanomaterial. För att bestämma värmeledningsförmågan i nano-grafit har tunna grafit filmer undersökts vid MAX IV-laboratoriet. Genom att undersöka hur värme förflyttas i materialet visades att värmeledningsförmågan i grafit minskar med tjockleken av grafitfilmerna.

Kolbaserade nanomaterial är anmärkningsvärda på grund av deras intressanta egenskaper. På grund av dessa egenskaper har materialet potential i ett brett spektrum av olika tillämpningar som sträcker sig från förbättrade elektriska komponenter till, medicinsk transport inom kroppen, till utveckling av högeffekts solceller. För att dessa applikationer ska kunna förverkligas är det viktigt att alla egenskaper är välkända.

I tunna grafitfilmer (uppbyggda som staplade grafen lager) är värmeledningsförmågan mellan lagren en intressant egenskap. Det är den här egenskapen som har undersökts i denna avhandling. Det har undersökts genom tidsresolverad röntgendiffraktion vid acceleratoranläggningen MAX IV i Lund.

Prov av tunna grafit filmer på nickel grund undersöktes genom att värmas med en laserpuls och sedan undersökas med röntgendiffraktion vilket är en teknik som kan mäta avstånden mellan atomlagerna. När proven värmdes expanderade de och avståndet mellan atomlagerna ändras. Expansionen över tid mättes vilket gav information om hur värmen förflyttade sig i materialet. Genom detta kunde värmeledningsförmågan beräknas. Den experimentella uppställningen illustreras i figuren.

Avhandlingen redovisar hur dessa experiment genomfördes och hur värmeledningsförmågan kan beräknas. Medan värmeledningsförmågan inte bestämdes så bestämdes det att den minskar med tjockleken på grafitfilmen.

Bestämning av värmeledningsförmågan i dessa kolbaserade nanomaterial är ett viktigt steg mot användningen av dessa material. Att förstå värmeöverföringsförmågan är väldigt viktigt om man ska förverkliga materialets många applikationer som till exempel förbättrade elektriska komponenter, eftersom uppbyggnad av värme kan skada komponenten. Att förstå dessa egenskaper är avgörande för att dra nytta av detta anmärkningsvärda material. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Stenquist, Axel LU
supervisor
organization
course
FYSK02 20191
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Ultra fast X-ray diffraction, graphite, thin graphite films, thermal conductivity
language
English
id
8992653
date added to LUP
2019-08-25 14:09:32
date last changed
2019-08-25 14:09:32
@misc{8992653,
  abstract     = {{Knowledge about thermal properties of nanoscale graphite is essential in order to realize the many promising applications of carbon based nanomaterials. This thesis reports how samples of thin graphite films on nickel substrates were investigated using time-resolved X-ray diffraction (TRXD) at the FemtoMAX beamline at the MAX IV facility. Through these investigations the thermal conductivity of the thin graphite films were determined by modeling the system using a one dimensional heat-diffusion model which was fitted to the data. Through investigation of the dynamics in the solid, it was determined that the thermal conductivity of graphite decreases with thinner graphite films as well as increased deposited energy.}},
  author       = {{Stenquist, Axel}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Investigation of thermal conductivity in thin graphite films through time-resolved X-ray diffraction}},
  year         = {{2019}},
}