Tankewol foar jo registraasje by Physics World. As jo jo gegevens op elk momint feroarje wolle, kinne jo nei Myn akkount gean.
Grafytfilms kinne elektroanyske apparaten beskermje tsjin elektromagnetyske (EM) strieling, mar de hjoeddeiske techniken foar it produsearjen dêrfan duorje ferskate oeren en fereaskje ferwurkingstemperatueren fan sawat 3000 °C. In team fan ûndersikers fan it Shenyang National Laboratory for Materials Science oan 'e Sineeske Akademy fan Wittenskippen hat no in alternative manier oantoand om grafytfilms fan hege kwaliteit te meitsjen yn mar in pear sekonden troch hjitte strips nikkelfolie te blussen yn ethanol. De groeisnelheid foar dizze films is mear as twa oarders fan grutte heger as by besteande metoaden, en de elektryske gelieding en meganyske sterkte fan 'e films binne op itselde nivo as dy fan films makke mei gemyske dampôfsetting (CVD).
Alle elektroanyske apparaten produsearje wat elektromagnetyske strieling. Om't apparaten hieltyd lytser wurde en op hegere en hegere frekwinsjes wurkje, nimt de mooglikheid fan elektromagnetyske ynterferinsje (EMI) ta, en kin de prestaasjes fan it apparaat en dy fan tichteby lizzende elektroanyske systemen negatyf beynfloedzje.
Grafyt, in allotroop fan koalstof opboud út lagen grafeen dy't byinoar hâlden wurde troch van der Waals-krêften, hat in oantal opmerklike elektryske, termyske en meganyske eigenskippen dy't it in effektyf skild meitsje tsjin EMI. It moat lykwols yn 'e foarm fan in heul tinne film wêze om in hege elektryske gelieding te hawwen, wat wichtich is foar praktyske EMI-tapassingen, om't it betsjut dat it materiaal EM-weagen kin reflektearje en absorbearje as se ynteraksje hawwe mei de ladingdragers deryn.
Op it stuit binne de wichtichste manieren foar it meitsjen fan grafytfilms it meitsjen fan hege-temperatuer pyrolyse fan aromaatyske polymearen of it stapeljen fan grafeen (GO) okside of grafeen nanosheets laach foar laach. Beide prosessen fereaskje hege temperatueren fan sawat 3000 °C en ferwurkingstiden fan in oere. Yn CVD binne de fereaske temperatueren leger (tusken 700 en 1300 °C), mar it duorret in pear oeren om nanometerdikke films te meitsjen, sels yn fakuüm.
In team ûnder lieding fan Wencai Ren hat no binnen in pear sekonden in grafytfilm fan hege kwaliteit produsearre fan tsientallen nanometers dik troch nikkelfolie te ferwaarmjen oant 1200 °C yn in argonatmosfear en dizze folie dan fluch ûnder te dompeljen yn ethanol by 0 °C. De koalstofatomen dy't produsearre wurde troch de ûntbining fan ethanol diffundearje en lossen op yn it nikkel troch de hege oplosberens fan koalstof fan it metaal (0,4 gewichtsprosent by 1200 °C). Omdat dizze oplosberens fan koalstof sterk ôfnimt by lege temperatuer, skiede de koalstofatomen har dêrnei ôf en delslach se fan it nikkeloerflak tidens it blussen, wêrtroch't in dikke grafytfilm ûntstiet. De ûndersikers melde dat de poerbêste katalytyske aktiviteit fan nikkel ek helpt by de foarming fan heechkristallijn grafyt.
Mei in kombinaasje fan hege-resolúsje transmissiemikroskopie, röntgendiffraksje en Ramanspektroskopie, fûnen Ren en kollega's dat it grafyt dat se produsearren tige kristallijn wie oer grutte gebieten, goed laachber wie en gjin sichtbere defekten befette. De elektrongeliedingsfermogen fan 'e film wie sa heech as 2,6 x 105 S/m, fergelykber mei films dy't groeid binne troch CVD of hege-temperatuertechniken en it persen fan GO/grafeenfilms.
Om te testen hoe goed it materiaal EM-strieling blokkearje koe, oerdroegen it team films mei in oerflak fan 600 mm2 op substraten makke fan polyetyleentereftalaat (PET). Dêrnei mjitten se de EMI-ôfskermingseffektiviteit (SE) fan 'e film yn it X-bandfrekwinsjeberik, tusken 8,2 en 12,4 GHz. Se fûnen in EMI SE fan mear as 14,92 dB foar in film fan sawat 77 nm dik. Dizze wearde nimt ta nei mear as 20 dB (de minimale wearde dy't fereaske is foar kommersjele tapassingen) yn 'e heule X-band as se mear films byinoar stapele. Yndied, in film mei fiif stikken stapele grafytfilms (sawat 385 nm dik yn totaal) hat in EMI SE fan sawat 28 dB, wat betsjut dat it materiaal 99,84% fan 'e ynfallende strieling kin blokkearje. Oer it algemien mjitten it team in EMI-ôfskerming fan 481.000 dB/cm2/g oer de X-band, wat better prestearre as alle earder rapportearre syntetyske materialen.
De ûndersikers sizze dat, foar safier't se witte, harren grafytfilm de tinste is ûnder de rapportearre ôfskermingsmaterialen, mei in EMI-ôfskermingsprestaasje dy't kin foldwaan oan 'e easken foar kommersjele tapassingen. De meganyske eigenskippen binne ek geunstich. De breksterkte fan it materiaal fan sawat 110 MPa (ôfnommen út spanning-rek-krommen fan it materiaal pleatst op in polykarbonaat-stipe) is heger as dy fan grafytfilms dy't mei de oare metoaden groeid binne. De film is ek fleksibel en kin 1000 kear bûgd wurde mei in bûgingsradius fan 5 mm sûnder syn EMI-ôfskermingseigenskippen te ferliezen. It is ek termysk stabyl oant 550 °C. It team is fan betinken dat dizze en oare eigenskippen betsjutte dat it brûkt wurde kin as in ultratin, lichtgewicht, fleksibel en effektyf EMI-ôfskermingsmateriaal foar tapassingen op in protte gebieten, ynklusyf loftfeart, lykas ek elektroanika en opto-elektroanika.
Lês de wichtichste en spannende foarútgong yn materiaalkunde yn dit nije iepen tagongstydskrift.
Physics World fertsjintwurdiget in wichtich ûnderdiel fan 'e missy fan IOP Publishing om ûndersyk en ynnovaasje fan wrâldklasse te kommunisearjen oan in sa breed mooglik publyk. De webside makket diel út fan 'e Physics World-portfolio, in kolleksje fan online, digitale en printe ynformaasjetsjinsten foar de wrâldwide wittenskiplike mienskip.
Pleatsingstiid: 7 maaie 2020