Faleminderit për regjistrimin në Physics World Nëse dëshironi të ndryshoni të dhënat tuaja në çdo kohë, ju lutemi vizitoni llogarinë time
Filmat grafit mund të mbrojnë pajisjet elektronike nga rrezatimi elektromagnetik (EM), por teknikat aktuale për prodhimin e tyre kërkojnë disa orë dhe kërkojnë temperatura të përpunimit rreth 3000 °C. Një ekip studiuesish nga Laboratori Kombëtar i Shenyang për Shkencën e Materialeve në Akademinë Kineze të Shkencave ka demonstruar tani një mënyrë alternative për të bërë filma grafiti me cilësi të lartë në vetëm disa sekonda duke shuar shiritat e nxehtë të fletës së nikelit në etanol. Shkalla e rritjes për këto filma është më shumë se dy rend të madhësisë më e lartë se në metodat ekzistuese dhe përçueshmëria elektrike dhe forca mekanike e filmave janë në të njëjtin nivel me ato të filmave të bërë duke përdorur depozitimin kimik të avullit (CVD).
Të gjitha pajisjet elektronike prodhojnë pak rrezatim EM. Ndërsa pajisjet bëhen gjithnjë e më të vogla dhe funksionojnë në frekuenca gjithnjë e më të larta, potenciali për ndërhyrje elektromagnetike (EMI) rritet dhe mund të ndikojë negativisht në performancën e pajisjes, si dhe në atë të sistemeve elektronike aty pranë.
Grafiti, një alotrop i karbonit i ndërtuar nga shtresat e grafenit të mbajtur së bashku nga forcat e van der Waals-it, ka një numër të vetive të jashtëzakonshme elektrike, termike dhe mekanike që e bëjnë atë një mburojë efektive kundër EMI. Megjithatë, duhet të jetë në formën e një filmi shumë të hollë që të ketë një përçueshmëri të lartë elektrike, gjë që është e rëndësishme për aplikimet praktike EMI, sepse do të thotë që materiali mund të reflektojë dhe thithë valët EM ndërsa ndërveprojnë me transportuesit e ngarkesës brenda. atë.
Aktualisht, mënyrat kryesore për të bërë film grafit përfshijnë ose pirolizën në temperaturë të lartë të polimereve aromatike ose grumbullimin e oksidit të grafenit (GO) ose nanofletave të grafenit shtresë pas shtrese. Të dy proceset kërkojnë temperatura të larta rreth 3000 °C dhe kohë përpunimi prej një ore. Në CVD, temperaturat e kërkuara janë më të ulëta (midis 700 deri në 1300 °C), por duhen disa orë për të bërë filma me trashësi nanometër, edhe në vakum.
Një ekip i udhëhequr nga Wencai Ren ka prodhuar tani film grafit me cilësi të lartë dhjetëra nanometra të trashë brenda pak sekondash duke ngrohur fletën e nikelit në 1200 °C në një atmosferë argon dhe më pas duke e zhytur me shpejtësi këtë fletë në etanol në 0 °C. Atomet e karbonit të prodhuara nga dekompozimi i etanolit shpërndahen dhe treten në nikel falë tretshmërisë së lartë të karbonit të metalit (0,4% wt në 1200 °C). Për shkak se kjo tretshmëri e karbonit zvogëlohet shumë në temperaturë të ulët, atomet e karbonit më pas ndahen dhe precipitojnë nga sipërfaqja e nikelit gjatë shuarjes, duke prodhuar një film të trashë grafiti. Studiuesit raportojnë se aktiviteti i shkëlqyer katalitik i nikelit gjithashtu ndihmon në formimin e grafitit shumë kristalor.
Duke përdorur një kombinim të mikroskopisë së transmetimit me rezolucion të lartë, difraksionit të rrezeve X dhe spektroskopisë Raman, Ren dhe kolegët zbuluan se grafiti që ata prodhuan ishte shumë kristalor në zona të mëdha, i shtresuar mirë dhe nuk përmbante defekte të dukshme. Përçueshmëria elektronike e filmit ishte deri në 2,6 x 105 S/m, e ngjashme me filmat e rritur me teknika CVD ose me temperaturë të lartë dhe shtypjen e filmave GO/grafen.
Për të testuar se sa mirë materiali mund të bllokonte rrezatimin EM, ekipi transferoi filma me një sipërfaqe prej 600 mm2 në nënshtresa të bëra nga polietileni tereftalat (PET). Më pas ata matën efektivitetin mbrojtës EMI (SE) të filmit në intervalin e frekuencës së brezit X, midis 8.2 dhe 12.4 GHz. Ata gjetën një EMI SE prej më shumë se 14,92 dB për një film me trashësi afërsisht 77 nm. Kjo vlerë rritet në më shumë se 20 dB (vlera minimale e kërkuar për aplikacionet komerciale) në të gjithë brezin X kur ata grumbulluan më shumë filma së bashku. Në të vërtetë, një film që përmban pesë pjesë filmash grafiti të grumbulluar (rreth 385 nm të trasha në total) ka një EMI SE prej rreth 28 dB, që do të thotë se materiali mund të bllokojë 99,84% të rrezatimit të incidentit. Në përgjithësi, ekipi mati një mbrojtje EMI prej 481,000 dB/cm2/g në të gjithë brezin X, duke tejkaluar të gjitha materialet sintetike të raportuara më parë.
Studiuesit thonë se për aq sa kanë njohuritë e tyre, filmi i tyre grafit është më i holli midis materialeve mbrojtëse të raportuara, me një performancë mbrojtëse EMI që mund të plotësojë kërkesat për aplikime komerciale. Vetitë e tij mekanike janë gjithashtu të favorshme. Forca e thyerjes së materialit prej afërsisht 110 MPa (e nxjerrë nga kthesat sforcim-deformim të materialit të vendosur në një mbështetëse polikarbonate) është më e lartë se ajo e filmave grafit të rritur me metoda të tjera. Filmi është gjithashtu fleksibël dhe mund të përkulet 1000 herë me një rreze përkuljeje prej 5 mm pa humbur vetitë e tij mbrojtëse EMI. Është gjithashtu termikisht i qëndrueshëm deri në 550 °C. Ekipi beson se këto dhe veti të tjera nënkuptojnë se mund të përdoret si një material mbrojtës ultra i hollë, i lehtë, fleksibël dhe efektiv EMI për aplikime në shumë fusha, duke përfshirë hapësirën ajrore, si dhe elektronikën dhe optoelektronikën.
Lexoni përparimet më domethënëse dhe emocionuese në shkencën e materialeve në këtë revistë të re me akses të hapur.
Physics World përfaqëson një pjesë kyçe të misionit të IOP Publishing për të komunikuar kërkime dhe inovacione të klasit botëror tek audienca më e gjerë e mundshme. Faqja e internetit është pjesë e portofolit Physics World, një koleksion shërbimesh informacioni online, dixhital dhe të printuar për komunitetin shkencor global.
Koha e postimit: Maj-07-2020