Tapadh leibh airson clàradh le Physics World. Ma tha sibh airson ur fiosrachadh atharrachadh aig àm sam bith, tadhail air Mo Chunntas.
Faodaidh filmichean grafait innealan dealanach a dhìon bho rèididheachd electromagnetic (EM), ach bheir na dòighean gnàthach airson an dèanamh grunn uairean a thìde agus feumaidh iad teòthachd giollachd timcheall air 3000 °C. Tha sgioba de luchd-rannsachaidh bho Shenyang National Laboratory for Materials Science aig Acadamaidh Saidheansan Shìona a-nis air dòigh eile a nochdadh airson filmichean grafait àrd-inbhe a dhèanamh ann am beagan dhiog le bhith a’ cuir às do stiallan teth de foil nicil ann an ethanol. Tha an ìre fàis airson nam filmichean sin còrr is dà òrdugh meudachd nas àirde na ann an dòighean a th’ ann mar-thà, agus tha seoltachd dealain agus neart meacanaigeach nam filmichean co-ionann ri filmichean air an dèanamh a’ cleachdadh tasgadh smùid ceimigeach (CVD).
Bidh a h-uile inneal dealanach a’ toirt a-mach beagan rèididheachd EM. Mar a bhios innealan a’ sìor fhàs nas lugha agus ag obair aig triceadan nas àirde agus nas àirde, bidh comas bacadh electromagnetic (EMI) a’ fàs, agus faodaidh e droch bhuaidh a thoirt air coileanadh an inneil a bharrachd air coileanadh shiostaman dealanach faisg air làimh.
Tha grunn fheartan dealain, teirmeach agus meacanaigeach iongantach aig grafait, allotrop de charbon air a thogail bho shreathan de ghrafein air an cumail ri chèile le feachdan van der Waals, a tha ga dhèanamh na dhìon èifeachdach an aghaidh EMI. Ach, feumaidh e a bhith ann an cruth film glè thana gus am bi seoltachd dealain àrd aige, rud a tha cudromach airson tagraidhean practaigeach EMI oir tha e a’ ciallachadh gum faod an stuth tonnan EM a nochdadh agus a ghabhail a-steach fhad ‘s a bhios iad ag eadar-obrachadh leis na luchd-giùlain cosgais a-staigh.
An-dràsta, ’s e na prìomh dhòighean air film grafait a dhèanamh an dàrna cuid pirolysis àrd-teòthachd de phoileimearan cùbhraidh no cruachadh nanosoiteagan grafait (GO) no grafait sreath air sreath. Feumaidh an dà phròiseas teòthachd àrd timcheall air 3000 °C agus amannan giollachd uair a thìde. Ann an CVD, tha na teòthachdan a tha a dhìth nas ìsle (eadar 700 agus 1300 °C), ach bheir e beagan uairean a thìde filmichean nanometer-tiugh a dhèanamh, eadhon ann am falamh.
Tha sgioba fo stiùir Wencai Ren a-nis air film grafait àrd-inbhe a dhèanamh deichean de nanomeatairean de thighead taobh a-staigh beagan dhiog le bhith a’ teasachadh foil nicil gu 1200 °C ann an àile argon agus an uairsin a’ bogadh am foil seo gu luath ann an ethanol aig 0 °C. Bidh na dadaman gualain a thèid a thoirt a-mach bho lobhadh ethanol a’ sgaoileadh agus a’ sgaoileadh a-steach don nicil le taing don ìre àrd de sho-leaghadh gualain a tha aig a’ mheatailt (0.4 wt% aig 1200 °C). Leis gu bheil an so-leaghadh gualain seo a’ lùghdachadh gu mòr aig teòthachd ìosal, bidh na dadaman gualain às an dèidh sin a’ sgaradh agus a’ sileadh bhon uachdar nicil rè an lasachaidh, a’ toirt a-mach film tiugh grafait. Tha an luchd-rannsachaidh ag aithris gu bheil gnìomhachd catalytic sàr-mhath nicil cuideachd a’ cuideachadh le bhith a’ cruthachadh grafait àrd-chriostalach.
A’ cleachdadh measgachadh de mhicreasgopaidh tar-chuir àrd-rèiteachaidh, diffraction X-ghathan agus speactroscopaidh Raman, fhuair Ren agus a cho-obraichean a-mach gu robh an grafait a rinn iad gu math criostalach thairis air raointean mòra, air a dheagh shreapadh agus gun lochdan faicsinneach ann. Bha giùlanachd dealanach an fhilm cho àrd ri 2.6 x 105 S/m, coltach ri filmichean a chaidh fhàs le CVD no dòighean àrd-teòthachd agus brùthadh fhilmichean GO/graphene.
Gus deuchainn a dhèanamh air dè cho math ’s a b’ urrainn don stuth rèididheachd EM a bhacadh, ghluais an sgioba filmichean le farsaingeachd uachdair de 600 mm2 gu fo-stratan air an dèanamh de polyethylene terephthalate (PET). An uairsin thomhais iad èifeachdas dìon EMI (SE) an fhilm anns an raon tricead X-band, eadar 8.2 agus 12.4 GHz. Lorg iad EMI SE de chòrr air 14.92 dB airson film timcheall air 77 nm de thighead. Bidh an luach seo ag èirigh gu còrr air 20 dB (an luach as ìsle a tha a dhìth airson tagraidhean malairteach) anns a’ chòmhlan-X gu lèir nuair a chruinnich iad barrachd fhilmichean ri chèile. Gu dearbh, tha EMI SE de mu 28 dB aig film anns a bheil còig pìosan de fhilmichean grafait cruachta (timcheall air 385 nm de thighead san iomlan), a tha a’ ciallachadh gun urrainn don stuth 99.84% de rèididheachd a tha a’ tuiteam a bhacadh. Gu h-iomlan, thomhais an sgioba dìon EMI de 481,000 dB/cm2/g thar a’ chòmhlan-X, a’ dèanamh nas fheàrr na na stuthan synthetigeach uile a chaidh aithris roimhe.
Tha an luchd-rannsachaidh ag ràdh, cho fad ’s as aithne dhaibh, gur e am film grafait aca an stuth dìon as taine a chaidh aithris, le coileanadh dìon EMI a dh’ fhaodas coinneachadh ris an riatanas airson tagraidhean malairteach. Tha na feartan meacanaigeach aige fàbharach cuideachd. Tha neart brisidh an stuth de mu 110 MPa (air a thoirt a-mach à lùban cuideam-deformachaidh an stuth air a chuir air taic polycarbonate) nas àirde na neart fhilmichean grafait a chaidh fhàs leis na dòighean eile. Tha am film sùbailte cuideachd, agus faodar a lùbadh 1000 uair le radius lùbadh de 5 mm gun a bhith a’ call a fheartan dìon EMI. Tha e cuideachd seasmhach gu teirmeach suas gu 550 °C. Tha an sgioba den bheachd gu bheil na feartan sin agus feadhainn eile a’ ciallachadh gum faodadh e a bhith air a chleachdadh mar stuth dìon EMI tana, aotrom, sùbailte agus èifeachdach airson tagraidhean ann an iomadh raon, a’ gabhail a-steach aerospace a bharrachd air electronics agus optoelectronics.
Leugh na h-adhartasan as cudromaiche agus as inntinniche ann an saidheans stuthan san iris ùr seo a tha fosgailte do dhaoine.
Tha Physics World a’ riochdachadh pàirt chudromach de mhisean IOP Publishing gus rannsachadh agus ùr-ghnàthachadh den chiad ìre a chur an cèill don luchd-èisteachd as fharsainge. Tha an làrach-lìn mar phàirt de phasgan Physics World, cruinneachadh de sheirbheisean fiosrachaidh air-loidhne, didseatach agus clò-bhuailte airson a’ choimhearsnachd saidheansail chruinneil.
Àm postaidh: 7 Cèitean 2020