Хвала вам што сте се регистровали на Пхисицс Ворлд Ако желите да промените своје податке у било ком тренутку, посетите Мој налог
Графитни филмови могу заштитити електронске уређаје од електромагнетног (ЕМ) зрачења, али тренутне технике за њихову производњу трају неколико сати и захтевају температуру обраде од око 3000 °Ц. Тим истраживача из Националне лабораторије за науку о материјалима у Шењангу при Кинеској академији наука сада је демонстрирао алтернативни начин прављења висококвалитетних графитних филмова за само неколико секунди гашењем врућих трака фолије никла у етанолу. Брзина раста ових филмова је за више од два реда величине већа него у постојећим методама, а електрична проводљивост и механичка чврстоћа филмова су на нивоу оних филмова направљених коришћењем хемијског таложења из паре (ЦВД).
Сви електронски уређаји производе ЕМ зрачења. Како уређаји постају све мањи и раде на све вишим фреквенцијама, потенцијал за електромагнетне сметње (ЕМИ) расте и може негативно утицати на перформансе уређаја, као и на перформансе оближњих електронских система.
Графит, алотроп угљеника изграђен од слојева графена који се држе заједно ван дер Валсовим силама, има низ изузетних електричних, термичких и механичких својстава која га чине ефикасним штитом од електромагнетних зрачењем. Међутим, мора да буде у облику веома танког филма да би имао високу електричну проводљивост, што је важно за практичне ЕМИ примене јер то значи да материјал може да рефлектује и апсорбује ЕМ таласе док они интерагују са носиоцима наелектрисања унутар то.
Тренутно, главни начини прављења графитног филма укључују или високотемпературну пиролизу ароматичних полимера или слагање графенског (ГО) оксида или графенских нанолистова слој по слој. Оба процеса захтевају високе температуре од око 3000 °Ц и време обраде од сат времена. У ЦВД-у, потребне температуре су ниже (између 700 до 1300 °Ц), али је потребно неколико сати да се направе нанометарски дебели филмови, чак и у вакууму.
Тим који је предводио Венцаи Рен сада је произвео висококвалитетни графитни филм дебљине десетине нанометара у року од неколико секунди загревањем фолије од никла до 1200 °Ц у атмосфери аргона, а затим брзим урањањем ове фолије у етанол на 0 °Ц. Атоми угљеника настали разградњом етанола дифундују и растварају се у никл захваљујући високој растворљивости угљеника (0,4 теж.% на 1200 °Ц). Пошто се ова растворљивост угљеника у великој мери смањује на ниској температури, атоми угљеника се затим одвајају и таложе са површине никла током гашења, стварајући дебели графитни филм. Истраживачи наводе да одлична каталитичка активност никла такође помаже у формирању високо кристалног графита.
Користећи комбинацију трансмисионе микроскопије високе резолуције, дифракције рендгенских зрака и Раманове спектроскопије, Рен и колеге су открили да је графит који су произвели високо кристалан на великим површинама, добро слојевит и да није садржао видљиве дефекте. Електронска проводљивост филма била је чак 2,6 к 105 С/м, слично филмовима узгојеним ЦВД или високотемпературним техникама и пресовањем ГО/графенских филмова.
Да би тестирао колико добро материјал може да блокира ЕМ зрачење, тим је пренео филмове површине 600 мм2 на подлоге од полиетилен терефталата (ПЕТ). Затим су измерили ефективност ЕМИ заштите филма (СЕ) у опсегу фреквенција Кс-опсега, између 8,2 и 12,4 ГХз. Пронашли су ЕМИ СЕ већи од 14,92 дБ за филм дебљине приближно 77 нм. Ова вредност се повећава на више од 20 дБ (минимална вредност потребна за комерцијалне примене) у целом Кс-опсегу када се сложе више филмова заједно. Заиста, филм који садржи пет комада наслаганих графитних филмова (укупно дебљине око 385 нм) има ЕМИ СЕ од око 28 дБ, што значи да материјал може блокирати 99,84% упадног зрачења. Све у свему, тим је измерио ЕМИ заштиту од 481.000 дБ/цм2/г у Кс-опсегу, надмашујући све раније пријављене синтетичке материјале.
Истраживачи кажу да је, према њиховом најбољем сазнању, њихов графитни филм најтањи међу пријављеним заштитним материјалима, са перформансама заштите од електромагнетског зрачења које могу задовољити захтеве за комерцијалне примене. Његова механичка својства су такође повољна. Чврстоћа материјала на лом од отприлике 110 МПа (извучена из криве напрезање-деформација материјала постављеног на поликарбонатну подлогу) је већа од оне од графитних филмова узгојених другим методама. Филм је такође флексибилан и може се савити 1000 пута са радијусом савијања од 5 мм без губитка својих заштитних својстава ЕМИ. Такође је термички стабилан до 550 °Ц. Тим верује да ова и друга својства значе да се може користити као ултратанак, лаган, флексибилан и ефикасан ЕМИ заштитни материјал за апликације у многим областима, укључујући ваздухопловство, као и електронику и оптоелектронику.
Прочитајте најзначајнија и најузбудљивија достигнућа у науци о материјалима у овом новом часопису отвореног приступа.
Пхисицс Ворлд представља кључни део мисије ИОП Публисхинг-а да саопшти истраживање и иновације светске класе најширој могућој публици. Веб страница је део портфолија Пхисицс Ворлд, колекције онлајн, дигиталних и штампаних информационих сервиса за глобалну научну заједницу.
Време поста: 07.05.2020