Diolch am gofrestru gyda Physics World Os hoffech newid eich manylion unrhyw bryd, ewch i Fy Nghyfrif
Gall ffilmiau graffit warchod dyfeisiau electronig rhag ymbelydredd electromagnetig (EM), ond mae technegau cyfredol ar gyfer eu gweithgynhyrchu yn cymryd sawl awr ac yn gofyn am dymheredd prosesu o tua 3000 ° C. Mae tîm o ymchwilwyr o Labordy Cenedlaethol Shenyang ar gyfer Gwyddor Deunyddiau yn Academi Gwyddorau Tsieineaidd bellach wedi dangos ffordd arall o wneud ffilmiau graffit o ansawdd uchel mewn ychydig eiliadau yn unig trwy ddiffodd stribedi poeth o ffoil nicel mewn ethanol. Mae'r gyfradd twf ar gyfer y ffilmiau hyn yn fwy na dau orchymyn maint yn uwch nag yn y dulliau presennol, ac mae dargludedd trydanol a chryfder mecanyddol y ffilmiau ar yr un lefel â rhai ffilmiau a wneir gan ddefnyddio dyddodiad anwedd cemegol (CVD).
Mae pob dyfais electronig yn cynhyrchu rhywfaint o ymbelydredd EM. Wrth i ddyfeisiau ddod yn llai a gweithredu ar amleddau uwch ac uwch, mae'r potensial ar gyfer ymyrraeth electromagnetig (EMI) yn cynyddu, a gall effeithio'n andwyol ar berfformiad y ddyfais yn ogystal â pherfformiad systemau electronig cyfagos.
Mae gan graffit, allotrope o garbon a adeiladwyd o haenau o graphene a ddelir ynghyd gan luoedd van der Waals, nifer o briodweddau trydanol, thermol a mecanyddol rhyfeddol sy'n ei wneud yn darian effeithiol yn erbyn EMI. Fodd bynnag, mae angen iddo fod ar ffurf ffilm denau iawn er mwyn iddo gael dargludedd trydanol uchel, sy'n bwysig ar gyfer cymwysiadau EMI ymarferol oherwydd ei fod yn golygu y gall y deunydd adlewyrchu ac amsugno tonnau EM wrth iddynt ryngweithio â'r cludwyr tâl y tu mewn. mae'n.
Ar hyn o bryd, mae'r prif ffyrdd o wneud ffilm graffit yn cynnwys naill ai pyrolysis tymheredd uchel o bolymerau aromatig neu bentyrru graphene (GO) ocsid neu nanosheets graphene fesul haen. Mae'r ddwy broses yn gofyn am dymheredd uchel o tua 3000 ° C ac amseroedd prosesu o awr. Mewn CVD, mae'r tymereddau gofynnol yn is (rhwng 700 a 1300 ° C), ond mae'n cymryd ychydig oriau i wneud ffilmiau trwchus nanometr, hyd yn oed mewn gwactod.
Mae tîm dan arweiniad Wencai Ren bellach wedi cynhyrchu degau o ffilm graffit o ansawdd uchel o nanometrau o drwch o fewn ychydig eiliadau trwy gynhesu ffoil nicel i 1200 ° C mewn awyrgylch argon ac yna trochi'r ffoil hwn yn gyflym mewn ethanol ar 0 °C. Mae'r atomau carbon a gynhyrchir o ddadelfennu ethanol yn ymledu ac yn hydoddi i'r nicel diolch i hydoddedd carbon uchel y metel (0.4 wt% ar 1200 °C). Oherwydd bod y hydoddedd carbon hwn yn lleihau'n fawr ar dymheredd isel, mae'r atomau carbon wedyn yn gwahanu ac yn gwaddodi o'r wyneb nicel wrth ddiffodd, gan gynhyrchu ffilm graffit drwchus. Mae'r ymchwilwyr yn adrodd bod gweithgaredd catalytig rhagorol nicel hefyd yn helpu i ffurfio graffit crisialog iawn.
Gan ddefnyddio cyfuniad o ficrosgopeg trawsyrru cydraniad uchel, diffreithiant pelydr-X a sbectrosgopeg Raman, canfu Ren a’i gydweithwyr fod y graffit a gynhyrchwyd ganddynt yn grisialog iawn dros ardaloedd mawr, wedi’i haenu’n dda ac nad oedd yn cynnwys unrhyw ddiffygion gweladwy. Roedd dargludedd electronau'r ffilm mor uchel â 2.6 x 105 S/m, yn debyg i ffilmiau a dyfwyd gan CVD neu dechnegau tymheredd uchel a gwasgu ffilmiau GO/graphene.
Er mwyn profi pa mor dda y gallai'r deunydd rwystro ymbelydredd EM, trosglwyddodd y tîm ffilmiau ag arwynebedd o 600 mm2 i swbstradau wedi'u gwneud o polyethylen tereffthalad (PET). Yna fe fesuron nhw effeithiolrwydd cysgodi EMI (SE) y ffilm yn ystod amledd band X, rhwng 8.2 a 12.4 GHz. Daethant o hyd i EMI SE o fwy na 14.92 dB ar gyfer ffilm tua 77 nm o drwch. Mae'r gwerth hwn yn cynyddu i fwy nag 20 dB (y gwerth lleiaf sy'n ofynnol ar gyfer cymwysiadau masnachol) yn y band X cyfan pan fyddant yn pentyrru mwy o ffilmiau gyda'i gilydd. Yn wir, mae gan ffilm sy'n cynnwys pum darn o ffilmiau graffit wedi'u pentyrru (tua 385 nm o drwch i gyd) SE EMI o tua 28 dB, sy'n golygu y gall y deunydd rwystro 99.84% o ymbelydredd digwyddiad. Yn gyffredinol, mesurodd y tîm amddiffyniad EMI o 481,000 dB/cm2/g ar draws y band X, gan berfformio'n well na'r holl ddeunyddiau synthetig a adroddwyd yn flaenorol.
Dywed yr ymchwilwyr, hyd eithaf eu gwybodaeth, mai eu ffilm graffit yw'r teneuaf ymhlith deunyddiau gwarchod yr adroddwyd amdanynt, gyda pherfformiad cysgodi EMI a all fodloni'r gofyniad am gymwysiadau masnachol. Mae ei briodweddau mecanyddol hefyd yn ffafriol. Mae cryfder hollt y deunydd o tua 110 MPa (a dynnwyd o gromliniau straen-straen y deunydd a roddir ar gynhalydd polycarbonad) yn uwch na chryfder ffilmiau graffit a dyfwyd gan ddulliau eraill. Mae'r ffilm yn hyblyg hefyd, a gellir ei phlygu 1000 o weithiau gyda radiws plygu o 5 mm heb golli ei nodweddion cysgodi EMI. Mae hefyd yn sefydlog yn thermol hyd at 550 ° C. Mae'r tîm o'r farn bod y rhain ac eiddo eraill yn golygu y gellid ei ddefnyddio fel deunydd cysgodi EMI hynod denau, ysgafn, hyblyg ac effeithiol ar gyfer cymwysiadau mewn llawer o feysydd, gan gynnwys awyrofod yn ogystal ag electroneg ac optoelectroneg.
Darllenwch y datblygiadau mwyaf arwyddocaol a chyffrous mewn gwyddor deunyddiau yn y cyfnodolyn mynediad agored newydd hwn.
Mae Physics World yn cynrychioli rhan allweddol o genhadaeth IOP Publishing i gyfleu ymchwil ac arloesedd o'r radd flaenaf i'r gynulleidfa ehangaf bosibl. Mae'r wefan yn rhan o bortffolio Physics World, sef casgliad o wasanaethau gwybodaeth ar-lein, digidol ac argraffu ar gyfer y gymuned wyddonol fyd-eang.
Amser postio: Mai-07-2020