Fizika Dünyasında qeydiyyatdan keçdiyiniz üçün təşəkkür edirik. Məlumatlarınızı istənilən vaxt dəyişdirmək istəyirsinizsə, zəhmət olmasa Hesabıma daxil olun.
Qrafit plyonkaları elektron cihazları elektromaqnit (EM) şüalanmasından qoruya bilər, lakin onların istehsalı üçün mövcud üsullar bir neçə saat çəkir və təxminən 3000 °C emal temperaturu tələb edir. Çin Elmlər Akademiyasının Şenyanq Milli Material Elmləri Laboratoriyasından olan tədqiqatçılar qrupu indi nikel folqasının isti zolaqlarını etanolda söndürməklə bir neçə saniyə ərzində yüksək keyfiyyətli qrafit plyonkaları hazırlamağın alternativ yolunu nümayiş etdirib. Bu plyonkaların böyümə sürəti mövcud metodlarla müqayisədə iki dəfədən çox yüksəkdir və plyonkaların elektrik keçiriciliyi və mexaniki möhkəmliyi kimyəvi buxar çöküntüsü (CVD) istifadə edilərək hazırlanmış plyonkaların elektrik keçiriciliyi və mexaniki möhkəmliyi ilə eynidir.
Bütün elektron cihazlar müəyyən miqdarda EM şüalanması yaradır. Cihazlar getdikcə kiçildikcə və daha yüksək tezliklərdə işlədikcə elektromaqnit müdaxiləsi (EMI) potensialı artır və cihazın, eləcə də yaxınlıqdakı elektron sistemlərin işinə mənfi təsir göstərə bilər.
Van der Waals qüvvələri tərəfindən bir-birinə bağlı qrafen təbəqələrindən əmələ gələn karbon allotropu olan qrafit, onu EMI-yə qarşı təsirli bir qalxan halına gətirən bir sıra diqqətəlayiq elektrik, istilik və mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir. Bununla belə, yüksək elektrik keçiriciliyinə malik olması üçün çox nazik bir təbəqə şəklində olmalıdır ki, bu da praktik EMI tətbiqləri üçün vacibdir, çünki bu o deməkdir ki, material daxilindəki yük daşıyıcıları ilə qarşılıqlı təsir göstərərkən EM dalğalarını əks etdirə və uda bilər.
Hazırda qrafit filminin hazırlanmasının əsas üsulları ya aromatik polimerlərin yüksək temperaturlu pirolizi, ya da qrafen (GO) oksidi və ya qrafen nanotəbəkələrinin təbəqə-təbəqə üst-üstə yığılmasıdır. Hər iki proses təxminən 3000 °C yüksək temperatur və bir saatlıq emal müddəti tələb edir. CVD-də tələb olunan temperatur daha aşağıdır (700 ilə 1300 °C arasında), lakin nanometr qalınlığında filmlərin hazırlanması, hətta vakuumda belə, bir neçə saat çəkir.
Vençay Renin rəhbərlik etdiyi bir qrup, nikel folqasını arqon atmosferində 1200 °C-yə qədər qızdırmaqla və sonra bu folqanı 0 °C-də etanola sürətlə batırmaqla bir neçə saniyə ərzində onlarla nanometr qalınlığında yüksək keyfiyyətli qrafit filmi istehsal edib. Etanolun parçalanması nəticəsində əmələ gələn karbon atomları, metalın yüksək karbon həllolma qabiliyyəti (1200 °C-də 0,4 çəki%) sayəsində diffuziya olunur və nikelə həll olur. Bu karbon həllolma qabiliyyəti aşağı temperaturda xeyli azaldığı üçün karbon atomları sonradan söndürmə zamanı nikel səthindən ayrılır və çökür və qalın qrafit filmi əmələ gətirir. Tədqiqatçılar bildirirlər ki, nikelin əla katalitik aktivliyi yüksək kristal qrafitin əmələ gəlməsinə də kömək edir.
Ren və həmkarları yüksək qətnaməli ötürmə mikroskopiyası, rentgen difraksiyası və Raman spektroskopiyasının kombinasiyasından istifadə edərək, istehsal etdikləri qrafitin geniş sahələrdə yüksək kristallik, yaxşı təbəqəli və görünən qüsurlara malik olmadığını aşkar etdilər. Filmin elektron keçiriciliyi CVD və ya yüksək temperaturlu texnikalarla və GO/qrafen filmlərinin preslənməsi ilə yetişdirilən filmlərə bənzər şəkildə 2,6 x 105 S/m2-yə qədər yüksək idi.
Materialın EM şüalanmasını nə dərəcədə bloklaya biləcəyini yoxlamaq üçün komanda səth sahəsi 600 mm2 olan filmləri polietilen tereftalatdan (PET) hazırlanmış substratlara köçürdü. Daha sonra onlar filmin EMI ekranlama effektivliyini (SE) 8,2 ilə 12,4 GHz arasında X-zolaq tezlik diapazonunda ölçdülər. Təxminən 77 nm qalınlığında bir film üçün 14,92 dB-dən çox EMI SE aşkar etdilər. Daha çox filmi bir yerə yığdıqda bu dəyər bütün X-zolaqda 20 dB-dən çoxa (kommersiya tətbiqləri üçün tələb olunan minimum dəyər) qədər artır. Həqiqətən də, beş ədəd üst-üstə yığılmış qrafit filmdən (ümumilikdə təxminən 385 nm qalınlığında) ibarət bir filmin EMI SE-si təxminən 28 dB-dir, bu da materialın düşən radiasiyanın 99,84%-ni bloklaya biləcəyi deməkdir. Ümumilikdə, komanda X-zolaqda 481.000 dB/sm2/g EMI ekranlama ölçdü ki, bu da əvvəllər bildirilən bütün sintetik materiallardan daha yaxşı nəticə verdi.
Tədqiqatçılar bildirirlər ki, onların bildiyi qədəri ilə, qrafit təbəqəsi bildirilən qoruyucu materiallar arasında ən nazikdir və kommersiya tətbiqləri üçün tələbləri ödəyə bilən EMI qoruyucu performansına malikdir. Mexaniki xüsusiyyətləri də əlverişlidir. Materialın təxminən 110 MPa sınıq möhkəmliyi (polikarbonat dayaq üzərində yerləşdirilmiş materialın gərginlik-deformasiya əyrilərindən çıxarılır) digər üsullarla yetişdirilən qrafit təbəqələrindən daha yüksəkdir. Tərkibi də elastikdir və EMI qoruyucu xüsusiyyətlərini itirmədən 5 mm əyilmə radiusu ilə 1000 dəfə əyilə bilər. Həmçinin 550 °C-yə qədər istilik baxımından sabitdir. Komanda hesab edir ki, bu və digər xüsusiyyətlər onun aerokosmik, eləcə də elektronika və optoelektronika da daxil olmaqla bir çox sahədə tətbiqlər üçün ultra nazik, yüngül, çevik və effektiv EMI qoruyucu material kimi istifadə edilə biləcəyi deməkdir.
Bu yeni açıq girişli jurnalda materialşünaslıq sahəsindəki ən əhəmiyyətli və həyəcanverici irəliləyişləri oxuyun.
"Fizika Dünyası" IOP Nəşriyyatının dünya səviyyəli tədqiqat və innovasiyaları mümkün qədər geniş auditoriyaya çatdırmaq missiyasının əsas hissəsini təmsil edir. Veb sayt qlobal elmi ictimaiyyət üçün onlayn, rəqəmsal və çap informasiya xidmətləri toplusu olan "Fizika Dünyası" portfelinin bir hissəsini təşkil edir.
Yayımlanma vaxtı: 07 may 2020