Physics World жүйесіне тіркелгеніңіз үшін рахмет. Егер мәліметтеріңізді кез келген уақытта өзгерткіңіз келсе, Менің тіркелгіме кіріңіз
Графит пленкалары электронды құрылғыларды электромагниттік (ЭМ) сәулеленуден қорғай алады, бірақ оларды өндірудің қазіргі әдістері бірнеше сағатты алады және шамамен 3000 °C өңдеу температурасын қажет етеді. Қытай ғылым академиясы жанындағы Шэньян ұлттық материалтану зертханасының зерттеушілер тобы этанолдағы никель фольгасының ыстық жолақтарын сөндіру арқылы бірнеше секунд ішінде жоғары сапалы графит пленкаларын жасаудың баламалы әдісін көрсетті. Бұл пленкалардың өсу қарқыны қолданыстағы әдістерге қарағанда екі реттен астам жоғары және пленкалардың электр өткізгіштігі мен механикалық беріктігі химиялық буларды тұндыру (CVD) арқылы жасалған пленкалармен бірдей.
Барлық электрондық құрылғылар кейбір ЭМ сәулеленуін шығарады. Құрылғылар кішірейіп, жоғары және жоғары жиілікте жұмыс істеген сайын, электромагниттік кедергі (EMI) әлеуеті артады және құрылғының, сондай-ақ жақын маңдағы электрондық жүйелердің жұмысына теріс әсер етуі мүмкін.
Графит, ван дер Ваальс күштерімен біріктірілген графен қабаттарынан жасалған көміртегінің аллотропы, бірқатар керемет электрлік, жылулық және механикалық қасиеттерге ие, бұл оны EMI-дан тиімді қалқан етеді. Дегенмен, ол жоғары электр өткізгіштікке ие болу үшін өте жұқа пленка түрінде болуы керек, бұл EMI практикалық қолданбалары үшін маңызды, өйткені бұл материал ішіндегі заряд тасымалдаушылармен әрекеттескен кезде ЭМ толқындарын шағылысып, сіңіре алатынын білдіреді. ол.
Қазіргі уақытта графит пленкасын жасаудың негізгі әдістеріне хош иісті полимерлердің жоғары температуралық пиролизі немесе графен (GO) оксиді немесе графен нанопарақтарын қабат-қабат жинау жатады. Екі процесс те шамамен 3000 °C жоғары температураны және бір сағаттық өңдеу уақытын қажет етеді. CVD-де қажетті температуралар төменірек (700-ден 1300 °C-қа дейін), бірақ вакуумда да қалың нанометрлік пленкаларды жасау үшін бірнеше сағат қажет.
Вэнцай Рен басқаратын топ енді бірнеше секунд ішінде никельді фольганы аргон атмосферасында 1200 °C дейін қыздырып, содан кейін осы фольганы этанолға 0 °C жылдам батыру арқылы бірнеше секунд ішінде қалыңдығы ондаған нанометрлік жоғары сапалы графит пленкасын шығарды. Этанолдың ыдырауынан пайда болған көміртегі атомдары металдың көміртегінің жоғары ерігіштігінің (1200 °C кезінде 0,4 масса%) арқасында диффузиялық және никельге ериді. Төмен температурада көміртегінің бұл ерігіштігі айтарлықтай төмендейтіндіктен, көміртегі атомдары никель бетінен сөндірілу кезінде бөлініп, тұнбаға түсіп, қалың графит қабығын түзеді. Зерттеушілер никельдің тамаша каталитикалық белсенділігі де жоғары кристалды графиттің пайда болуына көмектесетінін хабарлайды.
Ажыратымдылығы жоғары трансмиссиялық микроскопияның, рентгендік дифракцияның және Раман спектроскопиясының комбинациясын пайдалана отырып, Рен және оның әріптестері олар жасаған графиттің үлкен аумақтарда жоғары кристалды, жақсы қабатталған және көзге көрінетін ақаулары жоқ екенін анықтады. Пленканың электронды өткізгіштігі CVD немесе жоғары температура әдістерімен және GO/графен пленкаларын престеу арқылы өсірілген пленкаларға ұқсас 2,6 x 105 S/m болды.
Материалдың ЭМ сәулеленуін қаншалықты жақсы бөгейтінін тексеру үшін топ бетінің ауданы 600 мм2 пленкаларды полиэтилентерефталаттан (ПЭТ) жасалған субстраттарға тасымалдады. Содан кейін олар 8,2 және 12,4 ГГц арасындағы X диапазонындағы жиілік диапазонында фильмнің EMI экрандау тиімділігін (SE) өлшеді. Олар қалыңдығы шамамен 77 нм пленка үшін 14,92 дБ жоғары EMI SE тапты. Бұл мән бүкіл X диапазонында 20 дБ (коммерциялық қолданбалар үшін қажетті ең төменгі мән) көбірек пленкаларды біріктіргенде артады. Шынында да, қабаттастырылған графит пленкаларының бес бөлігін (жалпы қалыңдығы шамамен 385 нм) қамтитын пленканың EMI SE шамамен 28 дБ құрайды, бұл материал түскен сәулеленудің 99,84% тосқауыл қоя алады дегенді білдіреді. Жалпы, команда X диапазонында 481 000 дБ/см2/г EMI экрандамасын өлшеп, бұрын хабарланған синтетикалық материалдардың барлығынан асып түсті.
Зерттеушілердің айтуынша, олардың графит пленкасы хабарланған қорғаныс материалдарының ішіндегі ең жұқа болып табылады және коммерциялық қолданбаларға қойылатын талаптарды қанағаттандыра алатын EMI экрандау өнімділігі бар. Оның механикалық қасиеттері де қолайлы. Материалдың шамамен 110 МПа сыну беріктігі (поликарбонатты тірекке орналастырылған материалдың кернеу-деформация қисықтарынан алынған) басқа әдістермен өсірілген графит пленкаларына қарағанда жоғары. Пленка да икемді және EMI экрандау қасиеттерін жоғалтпай 5 мм иілу радиусымен 1000 рет бүгуге болады. Ол сондай-ақ 550 ° C дейін термиялық тұрақты. Команда осы және басқа да қасиеттер оны көптеген салаларда, соның ішінде аэроғарыштық, электроника мен оптоэлектроникадағы қолданбалар үшін ультра жұқа, жеңіл, икемді және тиімді EMI қорғаныс материалы ретінде пайдалануға болатынын білдіреді деп санайды.
Материалтанудағы ең маңызды және қызықты жетістіктерді осы жаңа ашық журналдан оқыңыз.
Физика әлемі мүмкіндігінше кең аудиторияға әлемдік деңгейдегі зерттеулер мен инновацияларды жеткізу бойынша IOP Publishing миссиясының негізгі бөлігі болып табылады. Веб-сайт ғаламдық ғылыми қауымдастыққа арналған онлайн, сандық және баспа ақпарат қызметтерінің жиынтығы болып табылатын Physics World портфолиосының бір бөлігін құрайды.
Жіберу уақыты: 07 мамыр 2020 ж