త్వరగా పెరిగిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని అడ్డుకుంటుంది

ఫిజిక్స్ వరల్డ్‌తో నమోదు చేసుకున్నందుకు ధన్యవాదాలు మీరు ఎప్పుడైనా మీ వివరాలను మార్చాలనుకుంటే, దయచేసి నా ఖాతాను సందర్శించండి

గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను విద్యుదయస్కాంత (EM) రేడియేషన్ నుండి రక్షించగలవు, అయితే వాటి తయారీకి ప్రస్తుత పద్ధతులు చాలా గంటలు పడుతుంది మరియు దాదాపు 3000 °C ప్రాసెసింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం. చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లోని షెన్యాంగ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ ఫర్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ పరిశోధకుల బృందం ఇప్పుడు ఇథనాల్‌లోని హాట్ స్ట్రిప్స్ నికెల్ ఫాయిల్‌ను చల్లార్చడం ద్వారా కేవలం కొన్ని సెకన్లలో అధిక-నాణ్యత గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను రూపొందించే ప్రత్యామ్నాయ మార్గాన్ని ప్రదర్శించింది. ఈ చలనచిత్రాల వృద్ధి రేటు ఇప్పటికే ఉన్న పద్ధతుల కంటే రెండు ఆర్డర్‌ల కంటే ఎక్కువ పరిమాణంలో ఉంది మరియు ఫిల్మ్‌ల యొక్క విద్యుత్ వాహకత మరియు యాంత్రిక బలం రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన చిత్రాలతో సమానంగా ఉంటాయి.

అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు కొంత EM రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పరికరాలు మరింత చిన్నవిగా మరియు అధిక మరియు అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద పని చేస్తున్నందున, విద్యుదయస్కాంత జోక్యం (EMI) సంభావ్యత పెరుగుతుంది మరియు పరికరం యొక్క పనితీరు మరియు సమీపంలోని ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్‌ల పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

గ్రాఫైట్, వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తులచే కలిపి ఉంచబడిన గ్రాఫేన్ పొరల నుండి నిర్మించబడిన కార్బన్ యొక్క అలోట్రోప్, అనేక అద్భుతమైన విద్యుత్, ఉష్ణ మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది EMIకి వ్యతిరేకంగా ప్రభావవంతమైన కవచంగా చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఇది అధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉండటానికి చాలా సన్నని చలనచిత్రం రూపంలో ఉండాలి, ఇది ఆచరణాత్మక EMI అనువర్తనాలకు ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే పదార్థం లోపల ఉన్న ఛార్జ్ క్యారియర్‌లతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు EM తరంగాలను ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు గ్రహించగలదు. అది.

ప్రస్తుతం, గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ను రూపొందించే ప్రధాన మార్గాలలో సుగంధ పాలిమర్‌ల అధిక-ఉష్ణోగ్రత పైరోలైసిస్ లేదా గ్రాఫేన్ (GO) ఆక్సైడ్ లేదా గ్రాఫేన్ నానోషీట్‌లను పొరల వారీగా పేర్చడం వంటివి ఉంటాయి. రెండు ప్రక్రియలకు దాదాపు 3000 °C అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు ఒక గంట ప్రాసెసింగ్ సమయం అవసరం. CVDలో, అవసరమైన ఉష్ణోగ్రతలు తక్కువగా ఉంటాయి (700 నుండి 1300 °C మధ్య), కానీ వాక్యూమ్‌లో కూడా నానోమీటర్-మందపాటి ఫిల్మ్‌లను రూపొందించడానికి కొన్ని గంటలు పడుతుంది.

వెంకాయ్ రెన్ నేతృత్వంలోని బృందం ఇప్పుడు ఆర్గాన్ వాతావరణంలో నికెల్ ఫాయిల్‌ను 1200 °Cకి వేడి చేసి, ఆపై ఈ రేకును 0 °C వద్ద వేగంగా ఇథనాల్‌లో ముంచడం ద్వారా కొన్ని సెకన్లలో పదుల సంఖ్యలో నానోమీటర్ల మందపాటి అధిక-నాణ్యత గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది. ఇథనాల్ యొక్క కుళ్ళిపోవడం నుండి ఉత్పత్తి చేయబడిన కార్బన్ అణువులు లోహం యొక్క అధిక కార్బన్ ద్రావణీయత (1200 °C వద్ద 0.4 wt%) కారణంగా నికెల్‌లోకి వ్యాపించి కరిగిపోతాయి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఈ కార్బన్ ద్రావణీయత బాగా తగ్గుతుంది కాబట్టి, కార్బన్ పరమాణువులు తదనంతరం చల్లార్చే సమయంలో నికెల్ ఉపరితలం నుండి వేరు చేయబడి, మందపాటి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. నికెల్ యొక్క అద్భుతమైన ఉత్ప్రేరక చర్య కూడా అత్యంత స్ఫటికాకార గ్రాఫైట్ ఏర్పడటానికి సహాయపడుతుందని పరిశోధకులు నివేదిస్తున్నారు.

అధిక-రిజల్యూషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ మైక్రోస్కోపీ, ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ మరియు రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ కలయికను ఉపయోగించి, రెన్ మరియు సహచరులు వారు ఉత్పత్తి చేసిన గ్రాఫైట్ పెద్ద ప్రాంతాలలో అత్యంత స్ఫటికాకారంగా ఉందని, బాగా పొరలుగా మరియు కనిపించే లోపాలు లేవని కనుగొన్నారు. చలనచిత్రం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ వాహకత 2.6 x 105 S/m వరకు ఉంది, CVD లేదా అధిక-ఉష్ణోగ్రత పద్ధతులు మరియు GO/గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌లను నొక్కడం ద్వారా పెరిగిన ఫిల్మ్‌ల మాదిరిగానే.

పదార్థం EM రేడియేషన్‌ను ఎంతవరకు నిరోధించగలదో పరీక్షించడానికి, బృందం 600 mm2 ఉపరితల వైశాల్యం కలిగిన ఫిల్మ్‌లను పాలిథిలిన్ టెరెఫ్తాలేట్ (PET)తో తయారు చేసిన ఉపరితలాలపైకి బదిలీ చేసింది. వారు X-బ్యాండ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో 8.2 మరియు 12.4 GHz మధ్య చలనచిత్రం యొక్క EMI షీల్డింగ్ ప్రభావాన్ని (SE) కొలుస్తారు. వారు దాదాపు 77 nm మందం ఉన్న ఫిల్మ్ కోసం 14.92 dB కంటే ఎక్కువ EMI SEని కనుగొన్నారు. ఈ విలువ మొత్తం X-బ్యాండ్‌లో ఎక్కువ ఫిల్మ్‌లను పేర్చినప్పుడు 20 dB (వాణిజ్య అనువర్తనాలకు అవసరమైన కనీస విలువ) కంటే ఎక్కువగా పెరుగుతుంది. నిజానికి, పేర్చబడిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల యొక్క ఐదు ముక్కలు (మొత్తం 385 nm మందం) కలిగి ఉన్న చలనచిత్రం దాదాపు 28 dB యొక్క EMI SEని కలిగి ఉంటుంది, అంటే పదార్థం 99.84% సంఘటన రేడియేషన్‌ను నిరోధించగలదు. మొత్తంమీద, బృందం X-బ్యాండ్‌లో 481,000 dB/cm2/g యొక్క EMI షీల్డింగ్‌ను కొలుస్తుంది, ఇది గతంలో నివేదించబడిన అన్ని సింథటిక్ మెటీరియల్‌లను అధిగమించింది.

పరిశోధకులు తమ జ్ఞానం మేరకు, వారి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ నివేదించబడిన షీల్డింగ్ మెటీరియల్‌లలో అత్యంత సన్నగా ఉంటుందని, వాణిజ్యపరమైన అప్లికేషన్‌ల అవసరాన్ని తీర్చగల EMI షీల్డింగ్ పనితీరుతో ఉందని చెప్పారు. దాని యాంత్రిక లక్షణాలు కూడా అనుకూలంగా ఉంటాయి. మెటీరియల్ యొక్క ఫ్రాక్చర్ బలం దాదాపు 110 MPa (పాలికార్బోనేట్ సపోర్ట్‌పై ఉంచిన పదార్థం యొక్క ఒత్తిడి-స్ట్రెయిన్ వక్రతల నుండి సంగ్రహించబడింది) ఇతర పద్ధతుల ద్వారా పెరిగిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. చలనచిత్రం అనువైనది, మరియు దాని EMI షీల్డింగ్ లక్షణాలను కోల్పోకుండా 5 mm వంపు వ్యాసార్థంతో 1000 సార్లు వంగవచ్చు. ఇది 550 °C వరకు ఉష్ణంగా కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది. ఈ మరియు ఇతర లక్షణాలు ఏరోస్పేస్ అలాగే ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్‌తో సహా అనేక ప్రాంతాలలో అప్లికేషన్‌ల కోసం అల్ట్రాథిన్, తేలికైన, సౌకర్యవంతమైన మరియు సమర్థవంతమైన EMI షీల్డింగ్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించవచ్చని బృందం విశ్వసిస్తుంది.

ఈ కొత్త ఓపెన్ యాక్సెస్ జర్నల్‌లో మెటీరియల్ సైన్స్‌లో అత్యంత ముఖ్యమైన మరియు ఉత్తేజకరమైన పురోగతిని చదవండి.

ఫిజిక్స్ వరల్డ్ అనేది ప్రపంచ స్థాయి పరిశోధన మరియు ఆవిష్కరణలను సాధ్యమైనంత విస్తృతమైన ప్రేక్షకులకు తెలియజేయడానికి IOP పబ్లిషింగ్ మిషన్‌లో కీలక భాగాన్ని సూచిస్తుంది. వెబ్‌సైట్ ఫిజిక్స్ వరల్డ్ పోర్ట్‌ఫోలియోలో భాగంగా ఉంది, ఇది గ్లోబల్ సైంటిఫిక్ కమ్యూనిటీ కోసం ఆన్‌లైన్, డిజిటల్ మరియు ప్రింట్ సమాచార సేవల సమాహారం.