त्वरीत वाढलेली ग्रेफाइट फिल्म इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन अवरोधित करते

फिजिक्स वर्ल्डमध्ये नोंदणी केल्याबद्दल धन्यवाद तुम्हाला तुमचे तपशील कधीही बदलायचे असल्यास, कृपया माझ्या खात्याला भेट द्या

ग्रेफाइट फिल्म्स इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक (EM) रेडिएशनपासून इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे संरक्षण करू शकतात, परंतु त्यांच्या निर्मितीसाठी सध्याच्या तंत्रांना अनेक तास लागतात आणि सुमारे 3000 °C तापमान प्रक्रिया आवश्यक असते. चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसच्या शेनयांग नॅशनल लॅबोरेटरी फॉर मटेरियल सायन्सच्या संशोधकांच्या टीमने आता इथेनॉलमधील निकेल फॉइलच्या गरम पट्ट्या विझवून काही सेकंदात उच्च-गुणवत्तेचे ग्रेफाइट फिल्म बनवण्याचा पर्यायी मार्ग दाखवला आहे. सध्याच्या पद्धतींपेक्षा या चित्रपटांचा वाढीचा दर दोन ऑर्डरपेक्षा जास्त आहे आणि चित्रपटांची विद्युत चालकता आणि यांत्रिक सामर्थ्य रासायनिक वाष्प संचय (CVD) वापरून बनवलेल्या चित्रपटांच्या बरोबरीने आहे.

सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे काही EM रेडिएशन तयार करतात. उपकरणे जसजशी लहान होत जातात आणि उच्च आणि उच्च फ्रिक्वेन्सीवर चालतात, तसतसे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप (EMI) ची क्षमता वाढते आणि ते उपकरणाच्या तसेच जवळच्या इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींच्या कार्यक्षमतेवर विपरित परिणाम करू शकतात.

ग्रेफाइट, व्हॅन डेर वॉल्स फोर्सने एकत्र ठेवलेल्या ग्राफीनच्या थरांपासून तयार केलेला कार्बनचा अलॉट्रोप, यात अनेक उल्लेखनीय विद्युतीय, थर्मल आणि यांत्रिक गुणधर्म आहेत ज्यामुळे ते EMI विरूद्ध प्रभावी ढाल बनते. तथापि, उच्च विद्युत चालकता असण्यासाठी ती अतिशय पातळ फिल्मच्या स्वरूपात असणे आवश्यक आहे, जे व्यावहारिक EMI अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वाचे आहे कारण याचा अर्थ असा होतो की सामग्री EM लहरी प्रतिबिंबित करू शकते आणि शोषून घेऊ शकते कारण ते आतील चार्ज वाहकांशी संवाद साधतात. ते

सध्या, ग्रेफाइट फिल्म बनवण्याच्या मुख्य मार्गांमध्ये एकतर सुगंधी पॉलिमरचे उच्च-तापमान पायरोलिसिस किंवा ग्राफीन (GO) ऑक्साईड किंवा ग्राफीन नॅनोशीट्सचा थर थर रचणे समाविष्ट आहे. दोन्ही प्रक्रियांसाठी सुमारे 3000 °C च्या उच्च तापमानाची आणि एक तासाची प्रक्रिया वेळ आवश्यक आहे. CVD मध्ये, आवश्यक तापमान कमी असते (700 ते 1300 °C दरम्यान), परंतु व्हॅक्यूममध्येही नॅनोमीटर-जाड फिल्म्स बनवण्यासाठी काही तास लागतात.

वेन्काई रेन यांच्या नेतृत्वाखालील टीमने आता काही सेकंदातच निकेल फॉइलला आर्गॉन वातावरणात १२०० °C पर्यंत गरम करून आणि नंतर हे फॉइल ०°C वर इथेनॉलमध्ये झपाट्याने बुडवून दहापट नॅनोमीटर जाडीची उच्च दर्जाची ग्रेफाइट फिल्म तयार केली आहे. इथेनॉलच्या विघटनातून निर्माण झालेले कार्बन अणू निकेलमध्ये विरघळतात आणि धातूच्या उच्च कार्बन विद्राव्यतेमुळे (1200 °C वर 0.4 wt%). ही कार्बन विद्राव्यता कमी तापमानात मोठ्या प्रमाणात कमी होत असल्याने, कार्बनचे अणू नंतर विलग होतात आणि निकेलच्या पृष्ठभागावरून विलग होतात, ज्यामुळे जाड ग्रेफाइट फिल्म तयार होते. संशोधकांनी नोंदवले आहे की निकेलची उत्कृष्ट उत्प्रेरक क्रिया देखील अत्यंत स्फटिकासारखे ग्रेफाइट तयार करण्यास मदत करते.

उच्च-रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन मायक्रोस्कोपी, एक्स-रे डिफ्रॅक्शन आणि रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीच्या संयोजनाचा वापर करून, रेन आणि सहकाऱ्यांना आढळले की त्यांनी तयार केलेला ग्रेफाइट मोठ्या भागावर अत्यंत स्फटिकासारखे आहे, चांगले स्तरित आहे आणि त्यात कोणतेही दृश्यमान दोष नाहीत. चित्रपटाची इलेक्ट्रॉन चालकता 2.6 x 105 S/m इतकी जास्त होती, CVD किंवा उच्च-तापमान तंत्र आणि GO/graphene चित्रपट दाबून उगवलेल्या चित्रपटांप्रमाणेच.

सामग्री EM रेडिएशन किती चांगल्या प्रकारे रोखू शकते हे तपासण्यासाठी, टीमने 600 mm2 च्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ असलेल्या फिल्म्स पॉलीथिलीन टेरेफ्थालेट (PET) च्या सब्सट्रेट्सवर हस्तांतरित केल्या. त्यानंतर त्यांनी 8.2 आणि 12.4 GHz दरम्यान X-बँड फ्रिक्वेंसी रेंजमध्ये चित्रपटाची EMI शील्डिंग परिणामकारकता (SE) मोजली. त्यांना अंदाजे 77 nm जाडीच्या चित्रपटासाठी 14.92 dB पेक्षा जास्त EMI SE सापडला. हे मूल्य संपूर्ण एक्स-बँडमध्ये 20 dB पेक्षा जास्त (व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक किमान मूल्य) पर्यंत वाढते जेव्हा ते अधिक चित्रपट एकत्र ठेवतात. खरंच, स्टॅक केलेल्या ग्रेफाइट फिल्म्सचे पाच तुकडे (एकूण 385 एनएम जाडी) असलेल्या फिल्ममध्ये सुमारे 28 dB चा EMI SE असतो, याचा अर्थ सामग्री 99.84% घटना विकिरण अवरोधित करू शकते. एकंदरीत, संघाने X-बँडवर 481,000 dB/cm2/g चे EMI शील्डिंग मोजले, ज्याने पूर्वी नोंदवलेल्या सर्व सिंथेटिक सामग्रीपेक्षा जास्त कामगिरी केली.

संशोधकांचे म्हणणे आहे की त्यांच्या माहितीनुसार, त्यांची ग्रेफाइट फिल्म ही नोंदवलेल्या शील्डिंग मटेरियलमध्ये सर्वात पातळ आहे, ज्यात EMI शील्डिंग कार्यप्रदर्शन आहे जे व्यावसायिक अनुप्रयोगांची आवश्यकता पूर्ण करू शकते. त्याचे यांत्रिक गुणधर्म देखील अनुकूल आहेत. मटेरियलची फ्रॅक्चर स्ट्रेंथ अंदाजे 110 MPa (पॉली कार्बोनेट सपोर्टवर ठेवलेल्या मटेरियलच्या स्ट्रेस-स्ट्रेन वक्रांमधून काढलेली) इतर पद्धतींनी वाढवलेल्या ग्रेफाइट फिल्म्सपेक्षा जास्त आहे. चित्रपट देखील लवचिक आहे, आणि त्याचे EMI संरक्षण गुणधर्म न गमावता 5 मिमीच्या बेंडिंग त्रिज्यासह 1000 वेळा वाकले जाऊ शकते. ते 550 डिग्री सेल्सियस पर्यंत थर्मलली स्थिर आहे. टीमचा असा विश्वास आहे की या आणि इतर गुणधर्मांचा अर्थ असा आहे की ते एरोस्पेस तसेच इलेक्ट्रॉनिक्स आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्ससह अनेक क्षेत्रांमधील अनुप्रयोगांसाठी अल्ट्राथिन, हलके, लवचिक आणि प्रभावी EMI संरक्षण सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकते.

या नवीन मुक्त प्रवेश जर्नलमध्ये साहित्य विज्ञानातील सर्वात लक्षणीय आणि रोमांचक प्रगती वाचा.

फिजिक्स वर्ल्ड हे जागतिक दर्जाचे संशोधन आणि नवकल्पना शक्य तितक्या व्यापक प्रेक्षकांपर्यंत पोहोचवण्याच्या IOP प्रकाशनाच्या ध्येयाचा प्रमुख भाग आहे. वेबसाइट फिजिक्स वर्ल्ड पोर्टफोलिओचा भाग बनते, जागतिक वैज्ञानिक समुदायासाठी ऑनलाइन, डिजिटल आणि प्रिंट माहिती सेवांचा संग्रह.