በፍጥነት የሚያድግ የግራፋይት ፊልም የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረርን ያግዳል

በፊዚክስ ወርልድ ስለተመዘገቡ እናመሰግናለን ዝርዝሮችዎን በማንኛውም ጊዜ መቀየር ከፈለጉ እባክዎን የእኔን መለያ ይጎብኙ

የግራፋይት ፊልሞች የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን ከኤሌክትሮማግኔቲክ (EM) ጨረር ሊከላከሉ ይችላሉ፣ ነገር ግን አሁን ያሉት የማምረት ዘዴዎች ብዙ ሰዓታት የሚወስዱ ሲሆን እስከ 3000 ዲግሪ ሴልሺየስ የሚደርስ የሙቀት መጠን ያስፈልጋቸዋል። በቻይና የሳይንስ አካዳሚ የሚገኘው የሼንያንግ ብሔራዊ የቁሳቁስ ሳይንስ ላቦራቶሪ የተመራማሪዎች ቡድን አሁን በኤታኖል ውስጥ ትኩስ የኒኬል ፎይል ቁርጥራጮችን በማጥፋት በጥቂት ሰከንዶች ውስጥ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን የግራፋይት ፊልሞችን የመሥራት አማራጭ መንገድ አሳይቷል። የእነዚህ ፊልሞች የእድገት መጠን ከነባር ዘዴዎች ከሁለት በላይ የመጠን ደረጃዎች ከፍ ያለ ነው፣ እና የፊልሞቹ የኤሌክትሪክ ኮንዳክሽን እና የሜካኒካል ጥንካሬ በኬሚካል የእንፋሎት ክምችት (CVD) ከተሠሩ ፊልሞች ጋር ተመሳሳይ ናቸው።

ሁሉም የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች የተወሰነ የEM ጨረር ያመነጫሉ። መሳሪያዎች ከጊዜ ወደ ጊዜ እያነሱ እና በከፍተኛ እና ከፍተኛ ድግግሞሽ ሲሰሩ፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃ ገብነት (EMI) የመከሰት እድሉ ይጨምራል፣ እና የመሳሪያውን እና በአቅራቢያው ያሉትን የኤሌክትሮኒክስ ስርዓቶች አፈፃፀም ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል።

ግራፋይት፣ በቫን ደር ዋልስ ኃይሎች አንድ ላይ ከተያያዙ የግራፊን ንብርብሮች የተገነባ የካርቦን አሎትሮፕ፣ በርካታ አስደናቂ የኤሌክትሪክ፣ የሙቀት እና የሜካኒካል ባህሪያት ያሉት ሲሆን ይህም ከኢኤምአይ ጋር ውጤታማ መከላከያ ያደርገዋል። ሆኖም፣ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ኮንዳክቲቭነት እንዲኖረው በጣም ቀጭን ፊልም መልክ መሆን አለበት፣ ይህም ለተግባራዊ የኤኤምአይ አፕሊኬሽኖች አስፈላጊ ነው ምክንያቱም ቁሱ በውስጡ ካለው የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ጋር ሲገናኙ የEM ሞገዶችን ማንጸባረቅ እና መምጠጥ ይችላል ማለት ነው።

በአሁኑ ጊዜ የግራፋይት ፊልም የመሥራት ዋና ዋና መንገዶች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው የአሮማቲክ ፖሊመሮች ፒሮሊሲስ ወይም የግራፊን (GO) ኦክሳይድ ወይም የግራፊን ናኖሼት ንብርብርን በደረጃ መደርደርን ያካትታሉ። ሁለቱም ሂደቶች ወደ 3000 °C የሚደርስ ከፍተኛ የሙቀት መጠን እና የአንድ ሰዓት የማቀነባበሪያ ጊዜ ያስፈልጋቸዋል። በሲቪዲ (CVD) ውስጥ የሚፈለገው የሙቀት መጠን ዝቅተኛ ነው (ከ700 እስከ 1300 °C)፣ ነገር ግን በቫክዩም ውስጥም ቢሆን ናኖሜትር ወፍራም ፊልሞችን ለመሥራት ጥቂት ሰዓታት ይወስዳል።

በዌንካይ ሬን የሚመራ ቡድን አሁን በጥቂት ሰከንዶች ውስጥ ከፍተኛ ጥራት ያለው የግራፋይት ፊልም በአርጎን ከባቢ አየር ውስጥ እስከ 1200 °ሴ በማሞቅ እና ከዚያም በፍጥነት ይህንን ፎይል በኤታኖል ውስጥ በ0 °ሴ በማጥለቅ ከፍተኛ ጥራት ያለው የግራፋይት ፊልም አዘጋጅቷል። የካርቦን አቶሞች ከኤታኖል መበስበስ የሚመረቱት በብረቱ ከፍተኛ የካርቦን መሟሟት (በ1200 °ሴ 0.4 wt%) ምክንያት ወደ ኒኬል ይሟሟሉ። ይህ የካርቦን መሟሟት በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በእጅጉ ስለሚቀንስ፣ የካርቦን አቶሞች በማጥፋት ወቅት ከኒኬል ወለል ይለያሉ እና ይመነጫሉ፣ ወፍራም የግራፋይት ፊልም ይፈጥራሉ። ተመራማሪዎቹ የኒኬል እጅግ በጣም ጥሩ የካታሊቲክ እንቅስቃሴ ከፍተኛ ክሪስታላይን ግራፋይት እንዲፈጠር እንደሚረዳ ሪፖርት አድርገዋል።

ሬን እና ባልደረቦቻቸው ከፍተኛ ጥራት ያለው የትራንስሚሽን ማይክሮስኮፒ፣ የኤክስሬይ ዲፍራክሽን እና የራማን ስፔክትሮስኮፒ ጥምረት በመጠቀም፣ ያመረቱት ግራፋይት በትላልቅ ቦታዎች ላይ በጣም ክሪስታላይዝድ እንደሆነ፣ በጥሩ ሁኔታ የተደረደረ እና ምንም የሚታዩ ጉድለቶች እንደሌሉት አረጋግጠዋል። የፊልሙ የኤሌክትሮን ኮንዳክሽን እስከ 2.6 x 105 S/m ከፍ ያለ ሲሆን ይህም በሲቪዲ ወይም በከፍተኛ ሙቀት ቴክኒኮች እና በGO/graphene ፊልሞች ግፊት ከሚበቅሉ ፊልሞች ጋር ተመሳሳይ ነው።

ቁሱ የEM ጨረርን ምን ያህል በጥሩ ሁኔታ ሊያግድ እንደሚችል ለመፈተሽ፣ ቡድኑ 600 ሚሜ 2 የሆነ የገጽታ ስፋት ያላቸውን ፊልሞች ከፖሊኢታይሊን ቴሬፍታሌት (PET) በተሠሩ ንጣፎች ላይ አስተላልፏል። ከዚያም የፊልሙን የEMI መከላከያ ውጤታማነት (SE) በX-ባንድ ድግግሞሽ ክልል ውስጥ፣ ከ8.2 እስከ 12.4 GHz መካከል ለኩ። በግምት 77 nm ውፍረት ላለው ፊልም ከ14.92 dB በላይ የሆነ EMI SE አግኝተዋል። ይህ እሴት በጠቅላላው X-ባንድ ውስጥ ተጨማሪ ፊልሞችን አንድ ላይ ሲያደራርቡ ከ20 dB በላይ (ለንግድ አፕሊኬሽኖች የሚያስፈልገው ዝቅተኛው እሴት) ይጨምራል። በእርግጥም፣ አምስት የተደራረቡ ግራፋይት ፊልሞችን የያዘ ፊልም (በአጠቃላይ 385 nm ውፍረት) 28 dB አካባቢ የሆነ EMI SE አለው፣ ይህም ማለት ቁሱ 99.84% የሚሆነውን የአደጋ ጨረር ሊያግድ ይችላል ማለት ነው። በአጠቃላይ፣ ቡድኑ በX-ባንድ ውስጥ 481,000 dB/cm2/g የሆነ EMI መከላከያ ለክቷል፣ ይህም ቀደም ሲል ከተዘገቡት ሁሉም ሰው ሰራሽ ቁሳቁሶች በልጧል።

ተመራማሪዎቹ እንደሚሉት የግራፋይት ፊልማቸው በተዘገቡት የመከላከያ ቁሳቁሶች መካከል በጣም ቀጭን ሲሆን ለንግድ አፕሊኬሽኖች የሚያስፈልገውን መስፈርት ሊያሟላ የሚችል የEMI መከላከያ አፈፃፀም አለው። የሜካኒካል ባህሪያቱም ተስማሚ ናቸው። የቁሳቁሱ የስብራት ጥንካሬ በግምት 110 MPa (በፖሊካርቦኔት ድጋፍ ላይ ከተቀመጠው ቁሳቁስ የጭንቀት-ውጥረት ኩርባዎች የተወሰደ) ከሌሎች ዘዴዎች ከሚበቅሉት የግራፋይት ፊልሞች ከፍ ያለ ነው። ፊልሙም ተለዋዋጭ ሲሆን የEMI መከላከያ ባህሪያቱን ሳያጣ በ5 ሚሜ የታጠፈ ራዲየስ 1000 ጊዜ መታጠፍ ይችላል። እንዲሁም እስከ 550 °ሴ ድረስ በሙቀት የተረጋጋ ነው። ቡድኑ እነዚህ እና ሌሎች ባህሪያት ማለት እጅግ በጣም ቀጭን፣ ቀላል ክብደት ያለው፣ ተለዋዋጭ እና ውጤታማ የEMI መከላከያ ቁሳቁስ ሆኖ ሊያገለግል እንደሚችል ያምናል፣ ይህም ኤሮስፔስን እንዲሁም ኤሌክትሮኒክስን እና ኦፕቶኤሌክትሮኒክስን ጨምሮ በብዙ አካባቢዎች አፕሊኬሽኖች ላይ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።

በዚህ አዲስ ክፍት መዳረሻ ጆርናል ውስጥ በቁሳቁስ ሳይንስ ውስጥ በጣም ጉልህ እና አስደሳች እድገቶችን ያንብቡ።

ፊዚክስ ወርልድ የIOP ህትመት ዓለም አቀፍ ደረጃውን የጠበቀ ምርምር እና ፈጠራን ለሰፊው ታዳሚ ለማስተላለፍ ከሚሰጠው ተልዕኮ ቁልፍ አካል ነው። ድህረ ገጹ የፊዚክስ ወርልድ ፖርትፎሊዮ አካል ሲሆን ይህም ለዓለም አቀፍ የሳይንስ ማህበረሰብ የመስመር ላይ፣ ዲጂታል እና የህትመት መረጃ አገልግሎቶች ስብስብ ነው።