तेजी से विकसित होने वाली ग्रेफाइट फिल्म विद्युत चुम्बकीय विकिरण को रोकती है

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ग्रेफाइट फिल्में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विद्युत चुम्बकीय (ईएम) विकिरण से बचा सकती हैं, लेकिन उनके निर्माण की वर्तमान तकनीकों में कई घंटे लगते हैं और लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस के प्रसंस्करण तापमान की आवश्यकता होती है। चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज में शेनयांग नेशनल लेबोरेटरी फॉर मैटेरियल्स साइंस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इथेनॉल में निकल पन्नी की गर्म पट्टियों को बुझाकर कुछ ही सेकंड में उच्च गुणवत्ता वाली ग्रेफाइट फिल्में बनाने का एक वैकल्पिक तरीका प्रदर्शित किया है। इन फिल्मों की वृद्धि दर मौजूदा तरीकों की तुलना में दो गुना अधिक है, और फिल्मों की विद्युत चालकता और यांत्रिक शक्ति रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) का उपयोग करके बनाई गई फिल्मों के बराबर है।

सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कुछ ईएम विकिरण उत्पन्न करते हैं। जैसे-जैसे उपकरण छोटे होते जाते हैं और उच्च और उच्च आवृत्तियों पर काम करते हैं, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) की संभावना बढ़ती है, और डिवाइस के प्रदर्शन के साथ-साथ आस-पास के इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के प्रदर्शन पर भी प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है।

ग्रेफाइट, वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ रखी गई ग्राफीन की परतों से निर्मित कार्बन का एक अपरूप, इसमें कई उल्लेखनीय विद्युत, थर्मल और यांत्रिक गुण हैं जो इसे ईएमआई के खिलाफ एक प्रभावी ढाल बनाते हैं। हालाँकि, इसमें उच्च विद्युत चालकता होने के लिए इसे बहुत पतली फिल्म के रूप में होना चाहिए, जो व्यावहारिक ईएमआई अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका मतलब है कि सामग्री ईएम तरंगों को प्रतिबिंबित और अवशोषित कर सकती है क्योंकि वे अंदर चार्ज वाहक के साथ बातचीत करते हैं। यह।

वर्तमान में, ग्रेफाइट फिल्म बनाने के मुख्य तरीकों में या तो सुगंधित पॉलिमर का उच्च तापमान पायरोलिसिस या ग्राफीन (जीओ) ऑक्साइड या ग्राफीन नैनोशीट्स को परत दर परत जमा करना शामिल है। दोनों प्रक्रियाओं के लिए लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान और एक घंटे के प्रसंस्करण समय की आवश्यकता होती है। सीवीडी में, आवश्यक तापमान कम (700 से 1300 डिग्री सेल्सियस के बीच) होता है, लेकिन नैनोमीटर-मोटी फिल्म बनाने में कुछ घंटे लगते हैं, यहां तक ​​कि वैक्यूम में भी।

वेन्काई रेन के नेतृत्व में एक टीम ने अब आर्गन वातावरण में निकेल फ़ॉइल को 1200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके और फिर इस फ़ॉइल को 0 डिग्री सेल्सियस पर इथेनॉल में तेजी से डुबो कर कुछ ही सेकंड के भीतर दसियों नैनोमीटर मोटी उच्च गुणवत्ता वाली ग्रेफाइट फिल्म का उत्पादन किया है। इथेनॉल के अपघटन से उत्पन्न कार्बन परमाणु फैलते हैं और धातु की उच्च कार्बन घुलनशीलता (1200 डिग्री सेल्सियस पर 0.4 wt%) के कारण निकल में घुल जाते हैं। क्योंकि यह कार्बन घुलनशीलता कम तापमान पर बहुत कम हो जाती है, कार्बन परमाणु बाद में अलग हो जाते हैं और शमन के दौरान निकल सतह से अवक्षेपित हो जाते हैं, जिससे एक मोटी ग्रेफाइट फिल्म बनती है। शोधकर्ताओं की रिपोर्ट है कि निकल की उत्कृष्ट उत्प्रेरक गतिविधि अत्यधिक क्रिस्टलीय ग्रेफाइट के निर्माण में भी सहायता करती है।

उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन माइक्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के संयोजन का उपयोग करके, रेन और सहकर्मियों ने पाया कि उनके द्वारा उत्पादित ग्रेफाइट बड़े क्षेत्रों में अत्यधिक क्रिस्टलीय था, अच्छी तरह से स्तरित था और इसमें कोई दृश्य दोष नहीं था। फिल्म की इलेक्ट्रॉन चालकता 2.6 x 105 एस/एम जितनी अधिक थी, सीवीडी या उच्च तापमान तकनीकों और जीओ/ग्राफीन फिल्मों को दबाने से विकसित फिल्मों के समान।

यह जांचने के लिए कि सामग्री ईएम विकिरण को कितनी अच्छी तरह से रोक सकती है, टीम ने 600 मिमी2 सतह क्षेत्र वाली फिल्मों को पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) से बने सब्सट्रेट्स पर स्थानांतरित किया। इसके बाद उन्होंने एक्स-बैंड फ्रीक्वेंसी रेंज में फिल्म की ईएमआई परिरक्षण प्रभावशीलता (एसई) को 8.2 और 12.4 गीगाहर्ट्ज के बीच मापा। उन्हें लगभग 77 एनएम मोटी फिल्म के लिए 14.92 डीबी से अधिक की ईएमआई एसई मिली। जब वे अधिक फिल्मों को एक साथ जोड़ते हैं तो यह मान पूरे एक्स-बैंड में 20 डीबी (व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक न्यूनतम मूल्य) से अधिक हो जाता है। दरअसल, एक फिल्म जिसमें स्टैक्ड ग्रेफाइट फिल्मों के पांच टुकड़े होते हैं (कुल मिलाकर लगभग 385 एनएम मोटी) में लगभग 28 डीबी का ईएमआई एसई होता है, जिसका मतलब है कि सामग्री 99.84% घटना विकिरण को रोक सकती है। कुल मिलाकर, टीम ने एक्स-बैंड में 481,000 डीबी/सेमी2/जी की ईएमआई परिरक्षण मापा, जो पहले रिपोर्ट की गई सभी सिंथेटिक सामग्रियों से बेहतर प्रदर्शन करता है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि उनकी सर्वोत्तम जानकारी के अनुसार, उनकी ग्रेफाइट फिल्म ईएमआई परिरक्षण प्रदर्शन के साथ रिपोर्ट की गई परिरक्षण सामग्रियों में सबसे पतली है, जो व्यावसायिक अनुप्रयोगों की आवश्यकता को पूरा कर सकती है। इसके यांत्रिक गुण भी अनुकूल हैं। सामग्री की फ्रैक्चर ताकत लगभग 110 एमपीए (पॉलीकार्बोनेट समर्थन पर रखी गई सामग्री के तनाव-तनाव वक्र से निकाली गई) अन्य तरीकों से विकसित ग्रेफाइट फिल्मों की तुलना में अधिक है। फिल्म लचीली भी है, और अपनी ईएमआई परिरक्षण गुणों को खोए बिना 5 मिमी के झुकने वाले त्रिज्या के साथ 1000 बार मोड़ी जा सकती है। यह 550 डिग्री सेल्सियस तक तापीय रूप से भी स्थिर है। टीम का मानना ​​है कि इन और अन्य गुणों का मतलब है कि इसका उपयोग एयरोस्पेस के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सहित कई क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए एक अति पतली, हल्के, लचीली और प्रभावी ईएमआई परिरक्षण सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

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