Dankon pro registriĝo ĉe Physics World Se vi ŝatus ŝanĝi viajn detalojn iam ajn, bonvolu viziti Mian konton
Grafitfilmoj povas ŝirmi elektronikajn aparatojn de elektromagneta (EM) radiado, sed nunaj teknikoj por fabrikado de ili daŭras plurajn horojn kaj postulas pretigtemperaturojn de proksimume 3000 °C. Teamo de esploristoj de la Shenyang Nacia Laboratorio por Materiala Scienco de la Ĉina Akademio de Sciencoj nun pruvis alternativan manieron fari altkvalitajn grafitajn filmojn en nur kelkaj sekundoj estingante varmajn striojn de nikelfolio en etanolo. La kreskorapideco por tiuj filmoj estas pli ol du grandordoj pli alta ol en ekzistantaj metodoj, kaj la elektra kondukteco kaj mekanika forto de la filmoj estas sur alparo kun tiuj de filmoj faritaj per kemia vapordemetado (CVD).
Ĉiuj elektronikaj aparatoj produktas iom da EM-radiado. Ĉar aparatoj iĝas ĉiam pli malgrandaj kaj funkciigas ĉe pli kaj pli altaj frekvencoj, la potencialo por elektromagneta interfero (EMI) kreskas, kaj povas negative influi la efikecon de la aparato same kiel tiun de proksimaj elektronikaj sistemoj.
Grafito, alotropo de karbono konstruita de tavoloj de grafeno tenitaj kune fare de van der Waals-fortoj, havas kelkajn rimarkindajn elektrajn, termigajn kaj mekanikajn trajtojn kiuj igas ĝin efika ŝildo kontraŭ EMI. Tamen, ĝi devas esti en la formo de tre maldika filmo por ke ĝi havu altan elektran konduktivecon, kio estas grava por praktikaj EMI-aplikoj ĉar ĝi signifas, ke la materialo povas reflekti kaj sorbi EM-ondojn dum ili interagas kun la ŝargoportantoj ene. ĝi.
Nuntempe, la ĉefaj manieroj fari grafitan filmon implikas aŭ alt-temperaturan pirolizon de aromaj polimeroj aŭ stakigi grafenan oksidon aŭ grafenan nanofoliojn tavolo post tavolo. Ambaŭ procezoj postulas altajn temperaturojn de proksimume 3000 °C kaj pretigtempojn de horo. En CVD, la bezonataj temperaturoj estas pli malaltaj (inter 700 ĝis 1300 °C), sed necesas kelkaj horoj por fari nanometre-dikajn filmojn, eĉ en vakuo.
Teamo gvidata de Wencai Ren nun produktis altkvalitan grafitan filmon dikan dekojn da nanometroj ene de kelkaj sekundoj varmigante nikelan folion ĝis 1200 °C en argona atmosfero kaj poste rapide mergante tiun ĉi folion en etanolon je 0 °C. La karbonatomoj produktitaj de la putriĝo de etanolo difuzas kaj solvas en la nikelo dank'al la alta karbonsolvebleco de la metalo (0.4 pez% je 1200 °C). Ĉar tiu karbonsolvebleco multe malpliiĝas ĉe malalta temperaturo, la karbonatomoj poste apartiĝas kaj precipitas de la nikelsurfaco dum estingado, produktante dikan grafitfilmon. La esploristoj raportas, ke la bonega kataliza aktiveco de nikelo ankaŭ helpas la formadon de tre kristala grafito.
Uzante kombinaĵon de alt-rezolucia dissenda mikroskopio, Rentgenfota difrakto kaj Raman-spektroskopio, Ren kaj kolegoj trovis ke la grafito kiun ili produktis estis tre kristala super grandaj areoj, bone tavoligita kaj enhavis neniujn videblajn difektojn. La elektrona kondukteco de la filmo estis same alta kiel 2.6 x 105 S/m, simila al filmoj kreskigitaj per CVD aŭ alt-temperaturaj teknikoj kaj premado de GO/grafenaj filmoj.
Por testi kiom bone la materialo povus bloki EM-radiadon, la teamo translokigis filmojn kun surfacareo de 600 mm2 sur substratojn faritajn el polietilen tereftalato (PET). Ili tiam mezuris la EMI-ŝirman efikecon (SE) de la filmo en la X-grupa frekvencintervalo, inter 8.2 kaj 12.4 GHz. Ili trovis EMI SE de pli ol 14.92 dB por filmo proksimume 77 nm dika. Tiu valoro pliiĝas al pli ol 20 dB (la minimuma valoro postulata por komercaj aplikoj) en la tuta X-grupo kiam ili stakigis pli da filmoj kune. Efektive, filmo enhavanta kvin pecojn de stakitaj grafitfilmoj (ĉirkaŭ 385 nm dikaj entute) havas EMI SE de proksimume 28 dB, kio signifas ke la materialo povas bloki 99.84% de okazaĵa radiado. Ĝenerale, la teamo mezuris EMI-ŝirmon de 481,000 dB/cm2/g trans la X-grupo, superante ĉiujn antaŭe raportitajn sintezajn materialojn.
La esploristoj diras, ke laŭ sia scio, ilia grafita filmo estas la plej maldika inter raportitaj ŝirmmaterialoj, kun EMI-ŝirma agado, kiu povas kontentigi la postulon por komercaj aplikoj. Ĝiaj mekanikaj propraĵoj ankaŭ estas favoraj. La frakturforto de la materialo de ĉirkaŭ 110 MPa (ekstraktita de stres-trostreĉiĝkurboj de la materialo metita sur polikarbonatsubtenon) estas pli alta ol tiu de grafitfilmoj kultivitaj per la aliaj metodoj. La filmo ankaŭ estas fleksebla kaj povas esti fleksita 1000 fojojn kun fleksradiuso de 5 mm sen perdi siajn EMI-ŝirmigajn trajtojn. Ĝi ankaŭ estas termike stabila ĝis 550 °C. La teamo kredas, ke ĉi tiuj kaj aliaj propraĵoj signifas, ke ĝi povus esti uzata kiel ultramaldika, malpeza, fleksebla kaj efika EMI-ŝirma materialo por aplikoj en multaj areoj, inkluzive de aerospaco same kiel elektroniko kaj optoelektroniko.
Legu la plej signifajn kaj ekscitajn progresojn en materiala scienco en ĉi tiu nova malferma alira revuo.
Physics World reprezentas ŝlosilan parton de la misio de IOP Publishing komuniki mondklasan esploradon kaj novigon al la plej larĝa ebla spektantaro. La retejo formas parton de la Physics World paperaro, kolekto de interretaj, ciferecaj kaj presitaj informservoj por la tutmonda scienca komunumo.
Afiŝtempo: majo-07-2020