Salamat sa pagrehistro sa Physics World Kung gusto mong baguhin ang iyong mga detalye anumang oras, mangyaring bisitahin ang Aking account
Maaaring protektahan ng mga graphite film ang mga electronic device mula sa electromagnetic (EM) radiation, ngunit ang mga kasalukuyang pamamaraan para sa paggawa ng mga ito ay tumatagal ng ilang oras at nangangailangan ng mga temperatura sa pagproseso na humigit-kumulang 3000 °C. Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Shenyang National Laboratory for Materials Science sa Chinese Academy of Sciences ay nagpakita na ngayon ng alternatibong paraan ng paggawa ng mga de-kalidad na graphite film sa loob lamang ng ilang segundo sa pamamagitan ng pagsusubo ng maiinit na piraso ng nickel foil sa ethanol. Ang rate ng paglago para sa mga pelikulang ito ay higit sa dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga kasalukuyang pamamaraan, at ang electrical conductivity at mechanical strength ng mga pelikula ay kapantay ng mga pelikulang ginawa gamit ang chemical vapor deposition (CVD).
Ang lahat ng mga elektronikong aparato ay gumagawa ng ilang EM radiation. Habang nagiging mas maliit ang mga device at umaandar sa mas mataas at mas matataas na frequency, lumalaki ang potensyal para sa electromagnetic interference (EMI), at maaaring makaapekto nang masama sa performance ng device pati na rin ng mga kalapit na electronic system.
Ang graphite, isang allotrope ng carbon na binuo mula sa mga layer ng graphene na pinagsama-sama ng mga puwersa ng van der Waals, ay may ilang kahanga-hangang mga katangiang elektrikal, thermal at mekanikal na ginagawa itong isang epektibong panangga laban sa EMI. Gayunpaman, kailangan itong nasa anyo ng isang napakanipis na pelikula para magkaroon ito ng mataas na kondaktibiti ng kuryente, na mahalaga para sa mga praktikal na aplikasyon ng EMI dahil nangangahulugan ito na ang materyal ay maaaring sumasalamin at sumisipsip ng mga EM wave habang nakikipag-ugnayan ang mga ito sa mga carrier ng singil sa loob. ito.
Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing paraan ng paggawa ng graphite film ay kinabibilangan ng alinman sa mataas na temperatura na pyrolysis ng mga aromatic polymers o pag-stack up ng graphene (GO) oxide o graphene nanosheets na patong-patong. Ang parehong mga proseso ay nangangailangan ng mataas na temperatura na humigit-kumulang 3000 °C at mga oras ng pagproseso ng isang oras. Sa CVD, ang mga kinakailangang temperatura ay mas mababa (sa pagitan ng 700 hanggang 1300 °C), ngunit tumatagal ng ilang oras upang makagawa ng mga pelikulang makapal ng nanometer, kahit na nasa vacuum.
Ang isang team na pinamumunuan ni Wencai Ren ay nakagawa na ngayon ng de-kalidad na graphite film na sampu-sampung nanometer na makapal sa loob ng ilang segundo sa pamamagitan ng pag-init ng nickel foil sa 1200 °C sa isang argon atmosphere at pagkatapos ay mabilis na inilulubog ang foil na ito sa ethanol sa 0 °C. Ang mga carbon atom na ginawa mula sa agnas ng ethanol ay nagkakalat at natutunaw sa nickel salamat sa mataas na carbon solubility ng metal (0.4 wt% sa 1200 °C). Dahil ang carbon solubility na ito ay lubhang nababawasan sa mababang temperatura, ang mga carbon atoms ay magkakasunod na naghihiwalay at namuo mula sa nickel surface sa panahon ng pagsusubo, na gumagawa ng isang makapal na graphite film. Ang mga mananaliksik ay nag-ulat na ang mahusay na catalytic na aktibidad ng nickel ay tumutulong din sa pagbuo ng mataas na mala-kristal na grapayt.
Gamit ang kumbinasyon ng high-resolution transmission microscopy, X-ray diffraction at Raman spectroscopy, nalaman ni Ren at ng mga kasamahan na ang graphite na ginawa nila ay napaka-kristal sa malalaking lugar, mahusay na layered at walang nakikitang mga depekto. Ang kondaktibiti ng elektron ng pelikula ay kasing taas ng 2.6 x 105 S/m, katulad ng mga pelikulang pinalaki ng CVD o mga diskarteng may mataas na temperatura at pagpindot sa mga pelikulang GO/graphene.
Upang subukan kung gaano kahusay na harangan ng materyal ang EM radiation, inilipat ng team ang mga pelikulang may surface area na 600 mm2 sa mga substrate na gawa sa polyethylene terephthalate (PET). Pagkatapos ay sinukat nila ang EMI shielding effectiveness (SE) ng pelikula sa X-band frequency range, sa pagitan ng 8.2 at 12.4 GHz. Nakakita sila ng EMI SE na higit sa 14.92 dB para sa isang pelikula na humigit-kumulang 77 nm ang kapal. Ang halagang ito ay tumataas sa higit sa 20 dB (ang pinakamababang halaga na kinakailangan para sa mga komersyal na aplikasyon) sa buong X-band kapag nag-stack sila ng higit pang mga pelikula nang magkasama. Sa katunayan, ang isang pelikulang naglalaman ng limang piraso ng mga nakasalansan na graphite na pelikula (sa kabuuan na humigit-kumulang 385 nm ang kapal) ay may EMI SE na humigit-kumulang 28 dB, na nangangahulugang maaaring harangan ng materyal ang 99.84% ng radiation ng insidente. Sa pangkalahatan, sinukat ng team ang isang EMI shielding na 481,000 dB/cm2/g sa buong X-band, na nalampasan ang lahat ng naunang naiulat na synthetic na materyales.
Sinasabi ng mga mananaliksik na sa abot ng kanilang kaalaman, ang kanilang graphite film ay ang pinakamanipis sa mga naiulat na materyales sa kalasag, na may EMI shielding performance na maaaring matugunan ang pangangailangan para sa mga komersyal na aplikasyon. Ang mga mekanikal na katangian nito ay kanais-nais din. Ang lakas ng bali ng materyal na humigit-kumulang 110 MPa (kinuha mula sa mga kurba ng stress-strain ng materyal na inilagay sa isang polycarbonate na suporta) ay mas mataas kaysa sa mga graphite film na pinalaki ng iba pang mga pamamaraan. Ang pelikula ay nababaluktot din, at maaaring baluktot ng 1000 beses na may baluktot na radius na 5 mm nang hindi nawawala ang mga katangian ng EMI shielding nito. Ito rin ay thermally stable hanggang 550 °C. Naniniwala ang koponan na ang mga ito at ang iba pang mga katangian ay nangangahulugan na maaari itong magamit bilang isang ultrathin, magaan, nababaluktot at epektibong EMI shielding material para sa mga aplikasyon sa maraming lugar, kabilang ang aerospace pati na rin ang electronics at optoelectronics.
Basahin ang pinakamahalaga at kapana-panabik na mga pagsulong sa agham ng mga materyales sa bagong open access journal na ito.
Kinakatawan ng Physics World ang isang mahalagang bahagi ng misyon ng IOP Publishing na ipaalam ang world-class na pananaliksik at pagbabago sa pinakamalawak na posibleng madla. Ang website ay bahagi ng portfolio ng Physics World, isang koleksyon ng mga online, digital at print na serbisyo ng impormasyon para sa pandaigdigang komunidad na siyentipiko.
Oras ng post: May-07-2020