तेजी से विकसित होने वाली ग्रेफाइट फिल्म विद्युत चुम्बकीय विकिरण को रोकती है

भौतिकी विश्व के साथ पंजीकरण करने के लिए धन्यवाद यदि आप किसी भी समय अपना विवरण बदलना चाहते हैं, तो कृपया मेरा खाता देखें

ग्रेफाइट फिल्में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विद्युत चुम्बकीय (ईएम) विकिरण से बचा सकती हैं, लेकिन उन्हें बनाने की मौजूदा तकनीक में कई घंटे लगते हैं और लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस के प्रसंस्करण तापमान की आवश्यकता होती है। चीनी विज्ञान अकादमी में शेनयांग नेशनल लेबोरेटरी फॉर मैटेरियल्स साइंस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इथेनॉल में निकल पन्नी की गर्म पट्टियों को बुझाकर कुछ ही सेकंड में उच्च गुणवत्ता वाली ग्रेफाइट फिल्में बनाने का एक वैकल्पिक तरीका प्रदर्शित किया है। इन फिल्मों की वृद्धि दर मौजूदा तरीकों की तुलना में दो गुना अधिक है, और फिल्मों की विद्युत चालकता और यांत्रिक शक्ति रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) का उपयोग करके बनाई गई फिल्मों के बराबर है।

सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कुछ EM विकिरण उत्पन्न करते हैं। जैसे-जैसे उपकरण छोटे होते जाते हैं और उच्चतर आवृत्तियों पर काम करते हैं, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) की संभावना बढ़ती जाती है, और यह उपकरण के साथ-साथ आस-पास के इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के प्रदर्शन को भी प्रतिकूल रूप से प्रभावित कर सकता है।

ग्रेफाइट, वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ रखे गए ग्रेफीन की परतों से निर्मित कार्बन का एक अलोट्रोप है, जिसमें कई उल्लेखनीय विद्युत, तापीय और यांत्रिक गुण हैं जो इसे EMI के खिलाफ एक प्रभावी ढाल बनाते हैं। हालाँकि, इसे उच्च विद्युत चालकता प्राप्त करने के लिए एक बहुत पतली फिल्म के रूप में होना चाहिए, जो व्यावहारिक EMI अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका मतलब है कि सामग्री EM तरंगों को परावर्तित और अवशोषित कर सकती है क्योंकि वे इसके अंदर चार्ज वाहकों के साथ बातचीत करते हैं।

वर्तमान में, ग्रेफाइट फिल्म बनाने के मुख्य तरीकों में या तो एरोमेटिक पॉलिमर का उच्च तापमान पायरोलिसिस या ग्रेफीन (GO) ऑक्साइड या ग्रेफीन नैनोशीट को परत दर परत ढेर करना शामिल है। दोनों प्रक्रियाओं के लिए लगभग 3000 °C के उच्च तापमान और एक घंटे के प्रसंस्करण समय की आवश्यकता होती है। CVD में, आवश्यक तापमान कम (700 से 1300 °C के बीच) होता है, लेकिन वैक्यूम में भी नैनोमीटर-मोटी फिल्म बनाने में कुछ घंटे लगते हैं।

वेंकाई रेन के नेतृत्व में एक टीम ने अब निकेल फ़ॉइल को आर्गन वातावरण में 1200 °C तक गर्म करके और फिर इस फ़ॉइल को 0 °C पर इथेनॉल में तेज़ी से डुबो कर कुछ ही सेकंड में दसियों नैनोमीटर मोटी उच्च गुणवत्ता वाली ग्रेफाइट फिल्म का निर्माण किया है। इथेनॉल के अपघटन से उत्पन्न कार्बन परमाणु फैल जाते हैं और धातु की उच्च कार्बन घुलनशीलता (1200 °C पर 0.4 wt%) के कारण निकेल में घुल जाते हैं। क्योंकि कम तापमान पर यह कार्बन घुलनशीलता बहुत कम हो जाती है, इसलिए कार्बन परमाणु बाद में अलग हो जाते हैं और शमन के दौरान निकेल की सतह से अवक्षेपित हो जाते हैं, जिससे एक मोटी ग्रेफाइट फिल्म बनती है। शोधकर्ताओं ने बताया

उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन माइक्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के संयोजन का उपयोग करते हुए, रेन और उनके सहयोगियों ने पाया कि उनके द्वारा उत्पादित ग्रेफाइट बड़े क्षेत्रों में अत्यधिक क्रिस्टलीय था, अच्छी तरह से स्तरित था और इसमें कोई दृश्य दोष नहीं था। फिल्म की इलेक्ट्रॉन चालकता 2.6 x 105 S/m जितनी अधिक थी, जो CVD या उच्च तापमान तकनीकों और GO/ग्राफीन फिल्मों को दबाने से विकसित फिल्मों के समान थी।

यह जांचने के लिए कि सामग्री ईएम विकिरण को कितनी अच्छी तरह रोक सकती है, टीम ने पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) से बने सबस्ट्रेट्स पर 600 मिमी2 के सतह क्षेत्र वाली फिल्में स्थानांतरित कीं। फिर उन्होंने 8.2 और 12.4 गीगाहर्ट्ज के बीच एक्स-बैंड आवृत्ति रेंज में फिल्म की ईएमआई परिरक्षण प्रभावशीलता (एसई) को मापा। उन्होंने लगभग 77 एनएम मोटी फिल्म के लिए 14.92 डीबी से अधिक की ईएमआई एसई पाई। जब उन्होंने और फिल्मों को एक साथ रखा तो यह मूल्य पूरे एक्स-बैंड में 20 डीबी (व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक न्यूनतम मूल्य) से अधिक हो जाता है। वास्तव में, स्टैक्ड ग्रेफाइट फिल्मों के पांच टुकड़ों (कुल मिलाकर लगभग 385 एनएम मोटी) वाली एक फिल्म में लगभग 28 डीबी की ईएमआई एसई होती है

शोधकर्ताओं का कहना है कि उनके सर्वोत्तम ज्ञान के अनुसार, उनकी ग्रेफाइट फिल्म रिपोर्ट की गई ढाल सामग्री में सबसे पतली है, जिसमें एक ईएमआई ढाल प्रदर्शन है जो वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की आवश्यकता को पूरा कर सकता है। इसकी यांत्रिक गुण भी अनुकूल हैं। सामग्री की फ्रैक्चर शक्ति लगभग 110 एमपीए (पॉलीकार्बोनेट समर्थन पर रखी गई सामग्री के तनाव-तनाव वक्र से निकाली गई) अन्य तरीकों से विकसित ग्रेफाइट फिल्मों की तुलना में अधिक है। फिल्म लचीली भी है, और इसकी ईएमआई ढाल गुणों को खोए बिना 5 मिमी के झुकने वाले त्रिज्या के साथ 1000 बार झुकाया जा सकता है। यह 550 डिग्री सेल्सियस तक तापीय रूप से स्थिर भी है। टीम का मानना ​​है कि इन और अन्य गुणों का मतलब है कि इसका उपयोग एयरोस्पेस के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स सहित कई क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए एक अल्ट्राथिन, हल्के, लचीले और प्रभावी ईएमआई ढाल सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

इस नए ओपन एक्सेस जर्नल में पदार्थ विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण और रोमांचक प्रगति पढ़ें।

फिजिक्स वर्ल्ड, आईओपी पब्लिशिंग के विश्वस्तरीय शोध और नवाचार को व्यापकतम संभव दर्शकों तक पहुंचाने के मिशन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह वेबसाइट फिजिक्स वर्ल्ड पोर्टफोलियो का हिस्सा है, जो वैश्विक वैज्ञानिक समुदाय के लिए ऑनलाइन, डिजिटल और प्रिंट सूचना सेवाओं का संग्रह है।