Physics World сайтына тіркелгеніңіз үшін рақмет. Егер сіз кез келген уақытта деректеріңізді өзгерткіңіз келсе, Менің аккаунтыма кіріңіз.
Графит пленкалары электронды құрылғыларды электромагниттік (ЭМ) сәулеленуден қорғай алады, бірақ оларды өндірудің қазіргі әдістері бірнеше сағатты алады және шамамен 3000 °C өңдеу температурасын қажет етеді. Қытай Ғылым академиясының Шэньян ұлттық материалтану зертханасының зерттеушілер тобы қазір никель фольгасының ыстық жолақтарын этанолда сөндіру арқылы бірнеше секунд ішінде жоғары сапалы графит пленкаларын жасаудың балама әдісін көрсетті. Бұл пленкалардың өсу қарқыны қолданыстағы әдістерге қарағанда екі еседен астам жоғары, ал пленкалардың электр өткізгіштігі мен механикалық беріктігі химиялық бу тұндыру (ХБТ) арқылы жасалған пленкалардың беріктігімен бірдей.
Барлық электрондық құрылғылар белгілі бір ЭМ сәулеленуін шығарады. Құрылғылар кішірейіп, жоғары жиіліктерде жұмыс істеген сайын, электромагниттік кедергі (ЭК) әлеуеті артады және құрылғының, сондай-ақ жақын маңдағы электрондық жүйелердің жұмысына кері әсер етуі мүмкін.
Ван-дер-Ваальс күштерімен бірге ұсталған графен қабаттарынан құралған көміртектің аллотропы графит бірқатар керемет электрлік, жылулық және механикалық қасиеттерге ие, бұл оны электромагниттік сәулеленуге қарсы тиімді қорғаныс етеді. Дегенмен, оның жоғары электр өткізгіштігі болуы үшін ол өте жұқа пленка түрінде болуы керек, бұл электромагниттік сәулеленуді практикалық қолдану үшін маңызды, себебі бұл материалдың ішіндегі заряд тасымалдаушылармен әрекеттескен кезде электромагниттік сәулелену толқындарын шағылыстыра және сіңіре алатынын білдіреді.
Қазіргі уақытта графит пленкасын жасаудың негізгі тәсілдері хош иісті полимерлердің жоғары температуралы пиролизін немесе графен (GO) оксидін немесе графен наноқабаттарын қабат-қабат жинауды қамтиды. Екі процесс те шамамен 3000 °C жоғары температураны және бір сағаттық өңдеу уақытын қажет етеді. CVD-де қажетті температура төмен (700-ден 1300 °C-қа дейін), бірақ вакуумда да нанометрлік қалыңдықтағы пленкаларды жасау үшін бірнеше сағат қажет.
Венцай Рен бастаған топ қазір никель фольгасын аргон атмосферасында 1200 °C дейін қыздырып, содан кейін бұл фольганы 0 °C этанолға тез батыру арқылы бірнеше секунд ішінде ондаған нанометр қалыңдықтағы жоғары сапалы графит пленкасын шығарды. Этанолдың ыдырауынан пайда болған көміртек атомдары металдың жоғары көміртек ерігіштігінің арқасында (1200 °C температурада 0,4 салмақтық%) никельге таралады және ериді. Бұл көміртектің ерігіштігі төмен температурада айтарлықтай төмендейтіндіктен, көміртек атомдары кейіннен сөндіру кезінде никель бетінен бөлініп, тұнбаға түсіп, қалың графит пленкасын түзеді. Зерттеушілер никельдің тамаша каталитикалық белсенділігі жоғары кристалды графиттің түзілуіне де көмектесетінін хабарлайды.
Рен және оның әріптестері жоғары ажыратымдылықтағы трансмиссиялық микроскопияның, рентгендік дифракцияның және Раман спектроскопиясының тіркесімін қолдана отырып, олар алған графиттің үлкен аумақтарда өте кристалды, жақсы қабатталған және көрінетін ақаулары жоқ екенін анықтады. Пленканың электрон өткізгіштігі 2,6 x 105 С/м дейін жоғары болды, бұл CVD немесе жоғары температуралық әдістермен және GO/графен пленкаларын престеу арқылы өсірілген пленкаларға ұқсас.
Материалдың ЭМ сәулеленуін қаншалықты жақсы бөгей алатынын тексеру үшін топ бетінің ауданы 600 мм2 болатын пленкаларды полиэтилентерефталаттан (ПЭТ) жасалған субстраттарға ауыстырды. Содан кейін олар пленканың ЭМИ экрандау тиімділігін (SE) X-диапазонының жиілік диапазонында, 8,2 және 12,4 ГГц аралығында өлшеді. Олар шамамен 77 нм қалыңдықтағы пленка үшін 14,92 дБ-ден асатын ЭМИ SE анықтады. Бұл мән көбірек пленкаларды бірге жинаған кезде бүкіл X-диапазонында 20 дБ-ден астамға дейін артады (коммерциялық қолдану үшін қажетті ең төменгі мән). Шынында да, бес қабатталған графит пленкаларынан тұратын пленканың (барлығы шамамен 385 нм қалыңдықта) ЭМИ SE шамамен 28 дБ құрайды, бұл материалдың түсетін сәулеленудің 99,84%-ын бөгей алатынын білдіреді. Жалпы алғанда, топ X-диапазонында 481 000 дБ/см2/г ЭМИ экрандауын өлшеді, бұл бұрын хабарланған барлық синтетикалық материалдардан асып түседі.
Зерттеушілердің айтуынша, олардың графит пленкасы хабарланған қорғаныс материалдарының ішіндегі ең жұқасы болып табылады, ол коммерциялық қолдану талаптарын қанағаттандыра алатын электромагниттік қорғаныс өнімділігіне ие. Оның механикалық қасиеттері де қолайлы. Материалдың сыну беріктігі шамамен 110 МПа (поликарбонат тірекке орналастырылған материалдың кернеу-деформация қисықтарынан алынған) басқа әдістермен өсірілген графит пленкаларына қарағанда жоғары. Пленка да икемді және электромагниттік қорғаныс қасиеттерін жоғалтпай, 5 мм иілу радиусымен 1000 рет майысуы мүмкін. Ол сондай-ақ 550 °C дейін термиялық тұрақты. Топ осы және басқа да қасиеттер оны аэроғарыш, электроника және оптоэлектроника сияқты көптеген салаларда қолдану үшін өте жұқа, жеңіл, икемді және тиімді электромагниттік қорғаныс материалы ретінде пайдалануға болатынын білдіреді деп санайды.
Осы жаңа ашық қолжетімді журналда материалтану саласындағы ең маңызды және қызықты жетістіктерді оқыңыз.
Physics World IOP Publishing компаниясының әлемдік деңгейдегі зерттеулер мен инновацияларды мүмкіндігінше кең аудиторияға жеткізу миссиясының маңызды бөлігін құрайды. Веб-сайт Physics World портфолиосының бөлігі болып табылады, бұл әлемдік ғылыми қауымдастыққа арналған онлайн, сандық және баспа ақпараттық қызметтерінің жиынтығы.
Жарияланған уақыты: 2020 жылғы 7 мамыр