The use of thermal mapping in evaluation of mechanically induced electrical degradation of graphene - based transparent heaters

The purpose of this study is to investigate temperature distributions of graphene-based transparent heaters deposited on glass. Furthermore it analyses the influence of layer discontinuities such as scratches and cracks on the performance of Joule-heated samples. Graphene mechanical strength was examined by the nanoscratch method at incremental loads using a ball on a flat sample surface. In the case of the controlled load several scratches were produced on the graphene surface. Tribological tests were conducted at different constant loads. the paper presents scanning electron micrograph (seM) observations of the modified graphene surface. Infrared imaging of Joule-heated samples indicates a significant uniformity deterioration of the thermal maps due to the current flow alteration in the presence of structural imperfections. The results obtained in the course of this study give new insight into the role of defects such as cracks or discontinuities in the overall performance of graphene transparent layers.

W pracy przeprowadzone zostały badania rozkładów termicznych elementów grzejnych zawierających warstwy grafenowe naniesione na szkło. Analizowany był wpływ nieciągłości warstwy w postaci zarysowań i pęknieć. Mechaniczna wytrzymałość grafenu badana była za pomocą metody nano-zarysowań przy narastającym obciążeniu kulki oddziaływującej na płaską powierzchnię próbki. Przy zastosowaniu kontrolowanego maksymalnego obciążenia wykonano szereg rys na powierzchni grafenu. Przeprowadzono testy tribologiczne dla różnych stałych obciążeń. W pracy zawarto wyniki analizy zmodyfikowanej powierzchni grafenu za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEm). Obrazowanie w podczerwieni próbek podgrzewanych za pomocą wydzielanego ciepła Joula wskazały na znaczne pogorszenie jednorodności rozkładów termicznych, na skutek zmiany drogi przepływu prądu w przypadku występowania niedoskonałości strukturalnych. Wyniki pozwalają na ocenę wpływu defektów w postaci pęknięć i nieciągłości na działanie przezroczystych grafenowych warstw grzejnych.