Ви благодариме што се регистриравте во Physics World Ако сакате да ги промените вашите податоци во секое време, посетете ја Мојата сметка
Графитните филмови можат да ги заштитат електронските уреди од електромагнетно (ЕМ) зрачење, но сегашните техники за нивно производство траат неколку часа и бараат температури на обработка од околу 3000 °C. Тим истражувачи од Националната лабораторија за наука за материјали во Шенјанг при Кинеската академија на науките сега покажаа алтернативен начин за правење висококвалитетни графитни филмови за само неколку секунди со гаснење топли ленти од никелова фолија во етанол. Стапката на раст за овие филмови е повеќе од два реда на големина поголема отколку во постоечките методи, а електричната спроводливост и механичката сила на филмовите се на исто ниво со оние на филмовите направени со хемиско таложење на пареа (CVD).
Сите електронски уреди произведуваат одредено ЕМ зрачење. Како што уредите стануваат сè помали и работат на повисоки и повисоки фреквенции, расте потенцијалот за електромагнетни пречки (EMI) и може негативно да влијае на перформансите на уредот, како и на оние на блиските електронски системи.
Графитот, алотроп на јаглерод изграден од слоеви на графен кои се држат заедно од силите на Ван дер Валс, има голем број извонредни електрични, термички и механички својства што го прават ефикасен штит против ЕМИ. Сепак, тој треба да биде во форма на многу тенок филм за да има висока електрична спроводливост, што е важно за практични EMI апликации бидејќи тоа значи дека материјалот може да ги рефлектира и апсорбира ЕМ брановите додека тие комуницираат со носителите на полнење внатре. тоа.
Во моментов, главните начини за правење филм од графит вклучуваат или високотемпературна пиролиза на ароматични полимери или натрупување на графен оксид (GO) или нанолистови од графен слој по слој. И двата процеса бараат високи температури од околу 3000 °C и време на обработка од еден час. Во CVD, потребните температури се пониски (помеѓу 700 и 1300 °C), но потребни се неколку часа за да се направат филмови со дебелина од нанометри, дури и во вакуум.
Тимот предводен од Венчаи Рен сега произведе висококвалитетен графитен филм со дебелина од десетици нанометри во рок од неколку секунди со загревање на никелната фолија до 1200 °C во атмосфера на аргон и потоа брзо потопување на оваа фолија во етанол на 0 °C. Јаглеродните атоми произведени од распаѓањето на етанолот се дифузираат и се раствораат во никелот благодарение на високата растворливост на металот во јаглерод (0,4 wt% на 1200 °C). Бидејќи оваа растворливост на јаглерод во голема мера се намалува на ниска температура, јаглеродните атоми последователно се сегрегираат и таложат од површината на никелот за време на гаснењето, создавајќи дебел графитен филм. Истражувачите известуваат дека одличната каталитичка активност на никелот, исто така, помага во формирањето на висококристален графит.
Користејќи комбинација од преносна микроскопија со висока резолуција, дифракција на Х-зраци и Раман спектроскопија, Рен и колегите откриле дека графитот што го произведувале е високо кристален на големи површини, добро слоевит и не содржи видливи дефекти. Електронската спроводливост на филмот беше висока до 2,6 x 105 S/m, слично на филмовите што се одгледуваат со CVD или техники на висока температура и притискање на GO/графенски филмови.
За да тестираат колку добро материјалот може да го блокира ЕМ зрачењето, тимот префрли филмови со површина од 600 mm2 на подлоги направени од полиетилен терефталат (ПЕТ). Тие потоа ја измериле ефективноста на заштитата на филмот EMI (SE) во опсегот на фреквенција на X-бендот, помеѓу 8,2 и 12,4 GHz. Тие пронајдоа EMI SE од повеќе од 14,92 dB за филм со дебелина од приближно 77 nm. Оваа вредност се зголемува на повеќе од 20 dB (минималната вредност потребна за комерцијални апликации) во целиот X-бенд кога ќе наредени повеќе филмови заедно. Навистина, филм кој содржи пет парчиња наредени графитни фолии (вкупно дебели околу 385 nm) има EMI SE од околу 28 dB, што значи дека материјалот може да блокира 99,84% од инцидентното зрачење. Севкупно, тимот измери EMI заштита од 481.000 dB/cm2/g низ X-појасот, надминувајќи ги сите претходно пријавени синтетички материјали.
Истражувачите велат дека според нивните знаења, нивниот графитен филм е најтенкиот меѓу пријавените заштитни материјали, со EMI заштитна изведба што може да ги задоволи барањата за комерцијални апликации. Неговите механички својства се исто така поволни. Јачината на фрактура на материјалот од приближно 110 MPa (извлечена од кривите напрегање-деформација на материјалот поставен на поликарбонатна потпора) е поголема од онаа на графитните фолии кои се одгледуваат со другите методи. Филмот е исто така флексибилен и може да се свитка 1000 пати со радиус на свиткување од 5 mm без да ги изгуби своите EMI заштитни својства. Исто така е термички стабилен до 550 °C. Тимот верува дека овие и други својства значат дека може да се користи како ултратенок, лесен, флексибилен и ефективен EMI заштитен материјал за апликации во многу области, вклучително и воздушната, како и електрониката и оптоелектрониката.
Прочитајте ги најзначајните и највозбудливите достигнувања во науката за материјали во ова ново списание со отворен пристап.
Physics World претставува клучен дел од мисијата на IOP Publishing да ги пренесе истражувањата и иновациите од светска класа до најшироката можна публика. Веб-страницата е дел од портфолиото Physics World, збирка на онлајн, дигитални и печатени информативни услуги за глобалната научна заедница.
Време на објавување: мај-07-2020 година