വേഗത്തിൽ വളരുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തെ തടയുന്നു

ഫിസിക്സ് വേൾഡിൽ രജിസ്റ്റർ ചെയ്തതിന് നന്ദി നിങ്ങൾക്ക് എപ്പോൾ വേണമെങ്കിലും നിങ്ങളുടെ വിശദാംശങ്ങൾ മാറ്റണമെങ്കിൽ, ദയവായി എൻ്റെ അക്കൗണ്ട് സന്ദർശിക്കുക

ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾക്ക് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ വൈദ്യുതകാന്തിക (EM) വികിരണങ്ങളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ അവയുടെ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള നിലവിലെ സാങ്കേതികതകൾക്ക് നിരവധി മണിക്കൂറുകൾ എടുക്കുകയും ഏകദേശം 3000 °C പ്രോസസ്സിംഗ് താപനില ആവശ്യമാണ്. ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിലെ ഷെൻയാങ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറി ഫോർ മെറ്റീരിയൽസ് സയൻസിലെ ഗവേഷകരുടെ ഒരു സംഘം ഇപ്പോൾ എത്തനോളിൽ നിക്കൽ ഫോയിലിൻ്റെ ചൂടുള്ള സ്ട്രിപ്പുകൾ കെടുത്തിക്കൊണ്ട് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ നിർമ്മിക്കാനുള്ള ഒരു ബദൽ മാർഗം തെളിയിച്ചു. ഈ ഫിലിമുകളുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക് നിലവിലുള്ള രീതികളേക്കാൾ രണ്ട് ഓർഡറുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ ഫിലിമുകളുടെ വൈദ്യുതചാലകതയും മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (സിവിഡി) ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഫിലിമുകൾക്ക് തുല്യമാണ്.

എല്ലാ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും ചില EM റേഡിയേഷൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഉപകരണങ്ങൾ ചെറുതാകുകയും ഉയർന്നതും ഉയർന്നതുമായ ആവൃത്തികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടലിനുള്ള (ഇഎംഐ) സാധ്യത വർദ്ധിക്കുകയും ഉപകരണത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തെയും സമീപത്തുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളെയും പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഫോഴ്‌സുകളാൽ ഒന്നിച്ചു നിർത്തിയിരിക്കുന്ന ഗ്രാഫീൻ പാളികളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച കാർബണിൻ്റെ ഒരു അലോട്രോപ്പായ ഗ്രാഫൈറ്റിന് ശ്രദ്ധേയമായ നിരവധി ഇലക്ട്രിക്കൽ, തെർമൽ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അത് ഇഎംഐയ്‌ക്കെതിരായ ഫലപ്രദമായ കവചമാക്കി മാറ്റുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന വൈദ്യുത ചാലകത ലഭിക്കുന്നതിന് അത് വളരെ നേർത്ത ഫിലിമിൻ്റെ രൂപത്തിലായിരിക്കണം, ഇത് പ്രായോഗിക EMI ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് പ്രധാനമാണ്, കാരണം അതിനർത്ഥം മെറ്റീരിയലിന് EM തരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കാനും ആഗിരണം ചെയ്യാനും കഴിയും. അത്.

നിലവിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന മാർഗ്ഗങ്ങളിൽ ഒന്നുകിൽ ആരോമാറ്റിക് പോളിമറുകളുടെ ഉയർന്ന താപനില പൈറോളിസിസ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫീൻ (GO) ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫീൻ നാനോഷീറ്റുകൾ പാളികളായി അടുക്കുക എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. രണ്ട് പ്രക്രിയകൾക്കും ഏകദേശം 3000 °C ഉയർന്ന താപനിലയും ഒരു മണിക്കൂർ പ്രോസസ്സിംഗ് സമയവും ആവശ്യമാണ്. CVD-യിൽ, ആവശ്യമായ താപനില കുറവാണ് (700 മുതൽ 1300 °C വരെ), എന്നാൽ ശൂന്യതയിൽ പോലും നാനോമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള ഫിലിമുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കുറച്ച് മണിക്കൂറുകൾ എടുക്കും.

വെൻകായ് റെൻ്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു സംഘം ഇപ്പോൾ ആർഗൺ അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിക്കൽ ഫോയിൽ 1200 °C വരെ ചൂടാക്കി 0 °C യിൽ ഈ ഫോയിൽ വേഗത്തിൽ എത്തനോളിൽ മുക്കി ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം നിർമ്മിച്ചു. ലോഹത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന കാർബൺ ലയിക്കുന്ന (1200 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 0.4 wt%) നന്ദി, എത്തനോൾ വിഘടിച്ച് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ നിക്കലിലേക്ക് വ്യാപിക്കുകയും ലയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ഈ കാർബൺ ലായകത വളരെ കുറയുന്നതിനാൽ, കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ പിന്നീട് വേർപെടുത്തുകയും നിക്കൽ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് കെടുത്തുന്ന സമയത്ത് അടിഞ്ഞുകൂടുകയും കട്ടിയുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. നിക്കലിൻ്റെ മികച്ച ഉത്തേജക പ്രവർത്തനം ഉയർന്ന സ്ഫടിക ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ രൂപീകരണത്തിനും സഹായിക്കുന്നുവെന്ന് ഗവേഷകർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.

ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ മൈക്രോസ്കോപ്പി, എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ, രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്നിവയുടെ സംയോജനം ഉപയോഗിച്ച്, റെനും സഹപ്രവർത്തകരും തങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് വലിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ വളരെ സ്ഫടികമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി, നന്നായി പാളികളുള്ളതും ദൃശ്യമായ തകരാറുകളൊന്നും അടങ്ങിയിട്ടില്ല. ഫിലിമിൻ്റെ ഇലക്‌ട്രോൺ ചാലകത 2.6 x 105 S/m വരെ ഉയർന്നതാണ്, CVD അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന-താപനില ടെക്നിക്കുകൾ, GO/ഗ്രാഫീൻ ഫിലിമുകളുടെ അമർത്തൽ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തിയ ഫിലിമുകൾക്ക് സമാനമാണ്.

മെറ്റീരിയലിന് ഇഎം റേഡിയേഷനെ എത്രത്തോളം തടയാനാകുമെന്ന് പരിശോധിക്കാൻ, 600 എംഎം 2 ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഫിലിമുകൾ പോളിയെത്തിലീൻ ടെറെഫ്താലേറ്റ് (പിഇടി) കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച അടിവസ്ത്രങ്ങളിലേക്ക് ടീം മാറ്റി. 8.2 നും 12.4 GHz നും ഇടയിലുള്ള X-ബാൻഡ് ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ അവർ സിനിമയുടെ EMI ഷീൽഡിംഗ് ഫലപ്രാപ്തി (SE) അളന്നു. ഏകദേശം 77 nm കട്ടിയുള്ള ഒരു ഫിലിമിന് 14.92 dB-ൽ കൂടുതൽ EMI SE അവർ കണ്ടെത്തി. കൂടുതൽ ഫിലിമുകൾ ഒരുമിച്ച് അടുക്കുമ്പോൾ ഈ മൂല്യം മുഴുവൻ X-ബാൻഡിലും 20 dB-ൽ കൂടുതൽ (വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മൂല്യം) ആയി വർദ്ധിക്കുന്നു. തീർച്ചയായും, അഞ്ച് കഷണങ്ങളുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ (മൊത്തം 385 nm കനം) അടങ്ങിയ ഒരു ഫിലിമിന് ഏകദേശം 28 dB EMI SE ഉണ്ട്, അതായത് 99.84% സംഭവവികിരണത്തെ തടയാൻ മെറ്റീരിയലിന് കഴിയും. മൊത്തത്തിൽ, ടീം എക്‌സ്-ബാൻഡിലുടനീളം 481,000 dB/cm2/g എന്ന ഇഎംഐ ഷീൽഡിംഗ് അളന്നു, മുമ്പ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത എല്ലാ സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകളേയും മറികടക്കുന്നു.

ഗവേഷകർ പറയുന്നത്, അവരുടെ അറിവിൻ്റെ ഏറ്റവും മികച്ചത്, അവരുടെ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട ഷീൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഏറ്റവും കനംകുറഞ്ഞതാണെന്ന്, വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ ആവശ്യകതയെ തൃപ്തിപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന EMI ഷീൽഡിംഗ് പ്രകടനമാണ്. അതിൻ്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും അനുകൂലമാണ്. മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഫ്രാക്ചർ ശക്തി ഏകദേശം 110 MPa (പോളികാർബണേറ്റ് സപ്പോർട്ടിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലിൻ്റെ സ്ട്രെയിൻ-സ്ട്രെയിൻ കർവുകളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്തത്) മറ്റ് രീതികളിൽ വളരുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. ഫിലിം ഫ്ലെക്സിബിൾ ആണ്, കൂടാതെ EMI ഷീൽഡിംഗ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ നഷ്‌ടപ്പെടാതെ 5 മില്ലീമീറ്റർ വളയുന്ന ആരം ഉപയോഗിച്ച് 1000 തവണ വളയ്ക്കാനും കഴിയും. ഇത് 550 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ താപ സ്ഥിരതയുള്ളതുമാണ്. എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി മേഖലകളിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി അൾട്രാത്തിൻ, ഭാരം കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതും ഫലപ്രദവുമായ ഇഎംഐ ഷീൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലായി ഇത് ഉപയോഗിക്കാമെന്നാണ് ഇവയും മറ്റ് ഗുണങ്ങളും അർത്ഥമാക്കുന്നതെന്ന് ടീം വിശ്വസിക്കുന്നു.

ഈ പുതിയ ഓപ്പൺ ആക്സസ് ജേണലിൽ മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടതും ആവേശകരവുമായ മുന്നേറ്റങ്ങൾ വായിക്കുക.

ഫിസിക്‌സ് വേൾഡ് ലോകോത്തര ഗവേഷണവും നവീകരണവും സാധ്യമായ പരമാവധി പ്രേക്ഷകരിലേക്ക് ആശയവിനിമയം നടത്താനുള്ള ഐഒപി പബ്ലിഷിംഗിൻ്റെ ദൗത്യത്തിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ്. ആഗോള ശാസ്ത്ര സമൂഹത്തിനായുള്ള ഓൺലൈൻ, ഡിജിറ്റൽ, പ്രിൻ്റ് വിവര സേവനങ്ങളുടെ ഒരു ശേഖരമായ ഫിസിക്സ് വേൾഡ് പോർട്ട്ഫോളിയോയുടെ ഭാഗമാണ് വെബ്സൈറ്റ്.