Merci datt Dir Iech bei Physics World ugemellt hutt. Wann Dir Är Donnéeën zu all Moment ännere wëllt, gitt w.e.g. op Mäi Kont.
Grafitfilmer kënnen elektronesch Apparater virun elektromagnetescher (EM) Stralung ofschützen, awer aktuell Technike fir se ze produzéieren daueren e puer Stonnen a verlaangen Veraarbechtungstemperature vu ronn 3000 °C. En Team vu Fuerscher vum Shenyang National Laboratory for Materials Science vun der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften huet elo eng alternativ Method demonstréiert, fir héichqualitativ Graphitfilmer a just e puer Sekonnen ze maachen, andeems waarm Sträife vun Néckelfolie an Ethanol ofgekillt ginn. D'Wuesstumsquote fir dës Filmer ass méi wéi zwou Gréisstenuerdnungen méi héich wéi bei existente Methoden, an d'elektresch Leetfäegkeet an d'mechanesch Stäerkt vun de Filmer sinn op dem Niveau vun deene vu Filmer, déi mat chemescher Gasoflagerung (CVD) hiergestallt ginn.
All elektronesch Apparater produzéieren eng gewëssen EM-Stralung. Well d'Apparater ëmmer méi kleng ginn a mat ëmmer méi héije Frequenzen operéieren, wiisst de Potenzial fir elektromagnetesch Stéierungen (EMI), an dat kann d'Leeschtung vum Apparat souwéi déi vun elektronesche Systemer an der Géigend negativ beaflossen.
Graphit, en Allotrop vu Kuelestoff, deen aus Schichten vu Graphen opgebaut ass, déi duerch Van-der-Waals-Kräften zesummegehale ginn, huet eng Rei vu bemierkenswäerten elektreschen, thermeschen a mechaneschen Eegeschaften, déi et zu engem effektive Schutz géint EMI maachen. Allerdéngs muss et a Form vun engem ganz dënne Film sinn, fir eng héich elektresch Leetfäegkeet ze hunn, wat fir praktesch EMI-Uwendungen wichteg ass, well et bedeit, datt d'Material EM-Wellen reflektéiere kann an absorbéiere kann, wa se mat de Ladungsträger dran interagéieren.
Aktuell sinn déi wichtegst Methode fir Graphitfilmer ze produzéieren entweder d'Héichtemperaturpyrolyse vun aromatesche Polymeren oder d'Schicht fir Schicht opzestapelen vu Graphen (GO)-Oxid oder Graphen-Nanoschichten. Béid Prozesser erfuerderen héich Temperaturen vun ongeféier 3000 °C an eng Veraarbechtungszäit vun enger Stonn. Bei CVD sinn déi erfuerderlech Temperaturen méi niddreg (tëscht 700 an 1300 °C), awer et dauert e puer Stonnen fir nanometerdéck Filmer ze produzéieren, och am Vakuum.
En Team ënnert der Leedung vum Wencai Ren huet elo bannent e puer Sekonnen e qualitativ héichwäertege Graphitfilm mat enger Déckt vun Zénger Nanometer produzéiert, andeems se d'Néckelfolie an enger Argonatmosphär op 1200 °C erhëtzt an dës Folie dann séier an Ethanol bei 0 °C ënnerdaacht hunn. D'Kuelestoffatome, déi duerch d'Zersetzung vun Ethanol entstinn, diffundéieren a léisen sech am Néckel op, dank der héijer Kuelestofflöslechkeet vum Metall (0,4 Gew.-% bei 1200 °C). Well dës Kuelestofflöslechkeet bei niddreger Temperatur staark ofhëlt, segregéieren d'Kuelestoffatome sech duerno beim Ofkille vun der Néckeluewerfläch a fällen doduerch of, wouduerch e décke Graphitfilm entsteet. D'Fuerscher berichten, datt déi exzellent katalytesch Aktivitéit vum Néckel och d'Bildung vun héichkristallinem Graphit ënnerstëtzt.
Mat enger Kombinatioun aus héichopléisender Transmissiounsmikroskopie, Röntgendiffraktioun a Raman-Spektroskopie hunn de Ren a seng Kollegen festgestallt, datt de Graphit, deen si produzéiert hunn, iwwer grouss Flächen héichkristallin war, gutt geschichtet war a keng siichtbar Defekter hat. D'Elektroneleitfäegkeet vum Film war bis zu 2,6 x 105 S/m héich, ähnlech wéi Filmer, déi duerch CVD oder Héichtemperaturtechniken an d'Pressen vu GO/Graphen-Filmer gewuess sinn.
Fir ze testen, wéi gutt d'Material EM-Stralung blockéiere konnt, huet d'Team Filmer mat enger Uewerfläch vu 600 mm2 op Substrater aus Polyethylenterephthalat (PET) transferéiert. Duerno hunn si d'EMI-Schirmungseffizienz (SE) vum Film am X-Band-Frequenzberäich, tëscht 8,2 an 12,4 GHz, gemooss. Si hunn eng EMI SE vu méi wéi 14,92 dB fir e Film vun ongeféier 77 nm Déckt festgestallt. Dëse Wäert klëmmt op méi wéi 20 dB (de Mindestwäert, deen fir kommerziell Uwendungen erfuerderlech ass) am ganze X-Band, wa se méi Filmer zesummegestapelt hunn. Tatsächlech huet e Film mat fënnef Stécker gestapelte Graphitfilmer (am Ganzen ongeféier 385 nm Déckt) eng EMI SE vu ronn 28 dB, dat heescht, datt d'Material 99,84% vun der afalender Stralung blockéiere kann. Am Ganzen huet d'Team eng EMI-Schirmungseffizienz vu 481.000 dB/cm2/g iwwer den X-Band gemooss, wat all virdru beschriwwe synthetesch Materialien iwwertrëfft.
D'Fuerscher soen, datt hire Graphitfilm, souwäit si wëssen, dee dënnsten ënner de publizéierte Schutzmaterialien ass, mat enger EMI-Schirmleistung, déi d'Ufuerderunge fir kommerziell Uwendungen erfëlle kann. Seng mechanesch Eegeschafte si gënschteg. D'Brochfestigkeit vum Material vu ronn 110 MPa (extrahéiert aus Spannungs-Dehnungs-Kurven vum Material, dat op engem Polycarbonat-Trait placéiert ass) ass méi héich wéi déi vu Graphitfilmer, déi mat den anere Methoden ugebaut goufen. De Film ass och flexibel a kann 1000-mol mat engem Biegradius vu 5 mm gebéit ginn, ouni seng EMI-Schirmleistungen ze verléieren. En ass och thermesch stabil bis zu 550 °C. D'Team mengt, datt dës an aner Eegeschafte bedeiten, datt en als ultradënnen, liichten, flexible an effektive EMI-Schirmmaterial fir Uwendungen a ville Beräicher, dorënner Loft- a Raumfaart, souwéi Elektronik an Optoelektronik, benotzt ka ginn.
Liest déi bedeitendst an spannendst Fortschrëtter an der Materialwëssenschaft an dëser neier Open-Access-Zeitschrift.
Physics World stellt e wichtegen Deel vun der Missioun vun IOP Publishing duer, Weltklassfuerschung an Innovatioun un e breet méiglecht Publikum ze vermëttelen. D'Websäit ass Deel vum Physics World Portfolio, enger Sammlung vun Online-, digitalen an gedréckten Informatiounsservicer fir déi global wëssenschaftlech Gemeinschaft.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07. Mee 2020