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I filmi di grafite ponu prutege i dispusitivi elettronichi da a radiazione elettromagnetica (EM), ma e tecniche attuali per a so fabricazione piglianu parechje ore è richiedenu temperature di trasfurmazione di circa 3000 °C. Una squadra di circadori di u Laboratoriu Naziunale di Shenyang per a Scienza di i Materiali à l'Accademia Cinese di e Scienze hà avà dimustratu un modu alternativu di fà filmi di grafite di alta qualità in pochi secondi temprendu strisce calde di foglia di nichel in etanolu. U ritmu di crescita per questi filmi hè più di dui ordini di grandezza più altu ch'è in i metudi esistenti, è a cunduttività elettrica è a resistenza meccanica di i filmi sò à parità cù quelle di i filmi fatti cù a deposizione chimica da vapore (CVD).
Tutti i dispusitivi elettronichi producenu qualchì radiazione EM. À misura chì i dispusitivi diventanu sempre più chjuchi è operanu à frequenze sempre più alte, u putenziale d'interferenza elettromagnetica (EMI) cresce, è pò influenzà negativamente e prestazioni di u dispusitivu è ancu quelle di i sistemi elettronichi vicini.
A grafite, un allotropu di carbone custruitu da strati di grafene tenuti inseme da forze di van der Waals, hà una quantità di proprietà elettriche, termiche è meccaniche rimarchevuli chì ne facenu un scudo efficace contr'à l'EMI. Tuttavia, deve esse in forma di film assai sottile per avè una alta conducibilità elettrica, ciò chì hè impurtante per l'applicazioni EMI pratiche perchè significa chì u materiale pò riflette è assorbe l'onde EM mentre interagiscenu cù i portatori di carica in ellu.
Attualmente, i principali modi di fà film di grafite implicanu sia a pirolisi à alta temperatura di polimeri aromatichi sia l'impilamentu di ossidu di grafene (GO) o nanosfogli di grafene stratu per stratu. Tramindui i prucessi richiedenu temperature elevate di circa 3000 °C è tempi di trasfurmazione di un'ora. In CVD, e temperature richieste sò più basse (trà 700 è 1300 °C), ma ci vole uni pochi d'ore per fà film di spessore nanometricu, ancu in u vacuum.
Una squadra guidata da Wencai Ren hà avà pruduttu una pellicola di grafite di alta qualità di decine di nanometri di spessore in pochi secondi riscaldendu una foglia di nichel à 1200 °C in una atmosfera d'argon è poi immergendu rapidamente sta foglia in etanolu à 0 °C. L'atomi di carboniu prudutti da a decomposizione di l'etanolu si diffondenu è si dissolvenu in u nichel grazia à l'alta solubilità di u carboniu di u metallu (0,4% in pesu à 1200 °C). Siccome sta solubilità di u carboniu diminuisce assai à bassa temperatura, l'atomi di carboniu si segreganu successivamente è precipitanu da a superficia di u nichel durante a tempra, producendu una spessa pellicola di grafite. I circadori riportanu chì l'eccellente attività catalitica di u nichel aiuta ancu a furmazione di grafite altamente cristallina.
Usendu una cumbinazione di microscopia di trasmissione à alta risoluzione, diffrazione di raggi X è spettroscopia Raman, Ren è i so culleghi anu scupertu chì a grafite ch'elli anu pruduttu era assai cristallina annantu à grande superfici, ben stratificata è ùn cuntene micca difetti visibili. A cunduttività elettronica di u film era alta quant'è 2,6 x 105 S/m, simile à i filmi cresciuti per CVD o tecniche à alta temperatura è a pressatura di filmi GO/grafene.
Per pruvà quantu bè u materiale puderia bluccà a radiazione EM, a squadra hà trasferitu filmi cù una superficia di 600 mm2 nantu à substrati fatti di polietilene tereftalatu (PET). Anu dopu misuratu l'efficacia di schermatura EMI (SE) di u filmu in a gamma di frequenza di a banda X, trà 8,2 è 12,4 GHz. Anu trovu una EMI SE di più di 14,92 dB per un filmu di circa 77 nm di spessore. Stu valore aumenta à più di 20 dB (u valore minimu necessariu per l'applicazioni cummerciali) in tutta a banda X quandu anu impilatu più filmi inseme. Infatti, un filmu chì cuntene cinque pezzi di filmi di grafite impilati (circa 385 nm di spessore in tutale) hà una EMI SE di circa 28 dB, ciò chì significa chì u materiale pò bluccà u 99,84% di a radiazione incidente. In generale, a squadra hà misuratu una schermatura EMI di 481.000 dB/cm2/g in tutta a banda X, superendu tutti i materiali sintetici riportati prima.
I circadori dicenu chì, à a so cunniscenza, u so filmu di grafite hè u più sottile trà i materiali di schermatura segnalati, cù una prestazione di schermatura EMI chì pò suddisfà l'esigenza per l'applicazioni cummerciali. E so proprietà meccaniche sò ancu favurevuli. A resistenza à a frattura di u materiale di circa 110 MPa (estratta da e curve stress-strain di u materiale piazzatu nantu à un supportu di policarbonatu) hè più alta di quella di i filmi di grafite cresciuti cù l'altri metudi. U filmu hè ancu flessibile, è pò esse piegatu 1000 volte cù un raghju di curvatura di 5 mm senza perde e so proprietà di schermatura EMI. Hè ancu termicamente stabile finu à 550 °C. A squadra crede chì queste è altre proprietà significanu chì puderia esse adupratu cum'è un materiale di schermatura EMI ultrasottile, leggeru, flessibile è efficace per applicazioni in parechji settori, cumpresi l'aerospaziale, l'elettronica è l'optoelettronica.
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Data di publicazione: 7 di maghju 2020