ຟິມແກຣໄຟທີ່ເຕີບໃຫຍ່ໄວຈະກີດຂວາງລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ

ຂອບໃຈທີ່ລົງທະບຽນກັບ Physics World ຖ້າທ່ານຕ້ອງການປ່ຽນແປງລາຍລະອຽດຂອງທ່ານໄດ້ທຸກເວລາ, ກະລຸນາເຂົ້າໄປທີ່ບັນຊີຂອງຂ້ອຍ

ຟິມກຣາໄຟທ໌ສາມາດປົກປ້ອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຈາກລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EM), ແຕ່ເຕັກນິກການຜະລິດໃນປະຈຸບັນໃຊ້ເວລາຫຼາຍຊົ່ວໂມງ ແລະ ຕ້ອງການອຸນຫະພູມການປະມວນຜົນປະມານ 3000 °C. ທີມນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດເຊິນຢາງສຳລັບວິທະຍາສາດວັດສະດຸ ທີ່ສະພາວິທະຍາສາດຈີນໄດ້ສາທິດວິທີທາງເລືອກໜຶ່ງໃນການສ້າງຟິມກຣາໄຟທ໌ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງພາຍໃນເວລາພຽງບໍ່ເທົ່າໃດວິນາທີ ໂດຍການດັບແຜ່ນຟອຍນິກເກີນຮ້ອນໃນເອທານອນ. ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຟິມເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສູງກວ່າວິທີການທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຫຼາຍກວ່າສອງລຳດັບ, ແລະ ຄວາມນຳໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງທາງກົນຈັກຂອງຟິມແມ່ນທຽບເທົ່າກັບຟິມທີ່ຜະລິດໂດຍໃຊ້ການລະເຫີຍອາຍເຄມີ (CVD).

ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທັງໝົດຜະລິດລັງສີ EM ບາງສ່ວນ. ເມື່ອອຸປະກອນຕ່າງໆມີຂະໜາດນ້ອຍລົງເລື້ອຍໆ ແລະ ເຮັດວຽກໃນຄວາມຖີ່ສູງຂຶ້ນເລື້ອຍໆ, ທ່າແຮງຂອງການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EMI) ຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະ ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນ ເຊັ່ນດຽວກັນກັບລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຢູ່ໃກ້ຄຽງ.

ກຣາໄຟທ໌, ເຊິ່ງເປັນອະໂລໂທຣບຂອງຄາບອນທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈາກຊັ້ນຂອງກຣາຟີນທີ່ຍຶດຕິດກັນໂດຍກຳລັງ van der Waals, ມີຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າ, ຄວາມຮ້ອນ ແລະ ກົນຈັກທີ່ໜ້າສັງເກດຫຼາຍຢ່າງທີ່ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນເຄື່ອງປ້ອງກັນທີ່ມີປະສິດທິພາບຕໍ່ກັບ EMI. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມັນຕ້ອງຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງຟິມບາງໆເພື່ອໃຫ້ມັນມີຄວາມນຳໄຟຟ້າສູງ, ເຊິ່ງມີຄວາມສຳຄັນສຳລັບການນຳໃຊ້ EMI ຕົວຈິງເພາະມັນໝາຍຄວາມວ່າວັດສະດຸສາມາດສະທ້ອນ ແລະ ດູດຊຶມຄື້ນ EM ໃນຂະນະທີ່ພວກມັນພົວພັນກັບຕົວນຳປະຈຸໄຟຟ້າພາຍໃນມັນ.

ໃນປະຈຸບັນ, ວິທີການຫຼັກໃນການຜະລິດຟິມແກຣໄຟທ໌ກ່ຽວຂ້ອງກັບການໄພໂຣໄລຊິສທີ່ອຸນຫະພູມສູງຂອງໂພລີເມີອາໂຣມາຕິກ ຫຼື ການວາງຊ້ອນກັນຂອງກຣາຟີນ (GO) ອອກໄຊດ໌ ຫຼື ແຜ່ນນາໂນກຣາຟີນເປັນຊັ້ນໆ. ຂະບວນການທັງສອງຕ້ອງການອຸນຫະພູມສູງປະມານ 3000 °C ແລະ ເວລາໃນການປະມວນຜົນໜຶ່ງຊົ່ວໂມງ. ໃນ CVD, ອຸນຫະພູມທີ່ຕ້ອງການແມ່ນຕ່ຳກວ່າ (ລະຫວ່າງ 700 ຫາ 1300 °C), ແຕ່ມັນໃຊ້ເວລາສອງສາມຊົ່ວໂມງເພື່ອສ້າງຟິມໜາລະດັບນາໂນແມັດ, ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນສູນຍາກາດກໍຕາມ.

ທີມງານທີ່ນຳພາໂດຍ Wencai Ren ໄດ້ຜະລິດຟິມແກຣໄຟທ໌ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງໜາຫຼາຍສິບນາໂນແມັດພາຍໃນສອງສາມວິນາທີໂດຍການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ແຜ່ນຟອຍນິກເກີນເຖິງ 1200 °C ໃນບັນຍາກາດອາກອນ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນຈຸ່ມແຜ່ນຟອຍນີ້ລົງໃນເອທານອນທີ່ອຸນຫະພູມ 0 °C ຢ່າງໄວວາ. ອະຕອມຄາບອນທີ່ຜະລິດຈາກການເນົ່າເປື່ອຍຂອງເອທານອນຈະແຜ່ກະຈາຍ ແລະ ລະລາຍເຂົ້າໄປໃນນິກເກີນຍ້ອນຄວາມລະລາຍຂອງຄາບອນສູງຂອງໂລຫະ (0.4 wt% ທີ່ 1200 °C). ເນື່ອງຈາກຄວາມລະລາຍຂອງຄາບອນນີ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນອຸນຫະພູມຕໍ່າ, ອະຕອມຄາບອນຈຶ່ງແຍກຕົວ ແລະ ຕົກຕະກອນຈາກໜ້າດິນນິກເກີນໃນລະຫວ່າງການດັບຄວາມຮ້ອນ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຟິມແກຣໄຟທ໌ໜາ. ນັກຄົ້ນຄວ້າລາຍງານວ່າກິດຈະກຳການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ດີເລີດຂອງນິກເກີນຍັງຊ່ວຍໃນການສ້າງແກຣໄຟທ໌ທີ່ມີຄວາມເປັນຜລຶກສູງ.

ໂດຍການໃຊ້ການປະສົມປະສານຂອງກ້ອງຈຸລະທັດສົ່ງຜ່ານຄວາມລະອຽດສູງ, ການກະຈາຍລັງສີເອັກສ໌ ແລະ ການວິເຄາະແສງສະເປກໂຕຣສະໂຄປີຣາມັນ, ທ່ານ Ren ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານໄດ້ພົບວ່າ ແກຣໄຟທ໌ທີ່ພວກເຂົາຜະລິດອອກມານັ້ນມີຄວາມເປັນຜລຶກສູງໃນພື້ນທີ່ກ້ວາງ, ມີຊັ້ນດີ ແລະ ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ເຫັນໄດ້. ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງຟິມສູງເຖິງ 2.6 x 105 S/m, ຄ້າຍຄືກັບຟິມທີ່ປູກໂດຍ CVD ຫຼື ເຕັກນິກອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ການກົດຟິມ GO/graphene.

ເພື່ອທົດສອບວ່າວັດສະດຸດັ່ງກ່າວສາມາດສະກັດກັ້ນລັງສີ EM ໄດ້ດີປານໃດ, ທີມງານໄດ້ໂອນຟິມທີ່ມີພື້ນທີ່ຜິວ 600 mm2 ໄປໃສ່ຊັ້ນຮອງທີ່ເຮັດດ້ວຍໂພລີເອທິລີນເທເຣຟທາເລດ (PET). ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາໄດ້ວັດແທກປະສິດທິພາບການປ້ອງກັນ EMI (SE) ຂອງຟິມໃນຊ່ວງຄວາມຖີ່ X-band, ລະຫວ່າງ 8.2 ແລະ 12.4 GHz. ພວກເຂົາພົບ EMI SE ຫຼາຍກວ່າ 14.92 dB ສຳລັບຟິມທີ່ມີຄວາມໜາປະມານ 77 nm. ຄ່ານີ້ເພີ່ມຂຶ້ນເປັນຫຼາຍກວ່າ 20 dB (ຄ່າຕໍ່າສຸດທີ່ຕ້ອງການສຳລັບການນຳໃຊ້ທາງການຄ້າ) ໃນ X-band ທັງໝົດເມື່ອພວກເຂົາວາງຟິມຫຼາຍຂຶ້ນຮ່ວມກັນ. ແທ້ຈິງແລ້ວ, ຟິມທີ່ມີຟິມແກຣໄຟທ໌ຫ້າຊິ້ນທີ່ວາງຊ້ອນກັນ (ໜາປະມານ 385 nm ທັງໝົດ) ມີ EMI SE ປະມານ 28 dB, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າວັດສະດຸສາມາດສະກັດກັ້ນລັງສີທີ່ເຂົ້າມາໄດ້ 99.84%. ໂດຍລວມແລ້ວ, ທີມງານໄດ້ວັດແທກການປ້ອງກັນ EMI 481,000 dB/cm2/g ໃນທົ່ວ X-band, ເຊິ່ງມີປະສິດທິພາບດີກວ່າວັດສະດຸສັງເຄາະທັງໝົດທີ່ລາຍງານມາກ່ອນ.

ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າ ຕາມຄວາມຮູ້ທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງເຂົາເຈົ້າ, ຟິມແກຣໄຟທ໌ຂອງເຂົາເຈົ້າແມ່ນບາງທີ່ສຸດໃນບັນດາວັດສະດຸປ້ອງກັນທີ່ໄດ້ລາຍງານ, ມີປະສິດທິພາບການປ້ອງກັນ EMI ທີ່ສາມາດຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການສຳລັບການນຳໃຊ້ທາງການຄ້າ. ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກຂອງມັນຍັງເອື້ອອຳນວຍ. ຄວາມແຂງແຮງຂອງການແຕກຫັກຂອງວັດສະດຸປະມານ 110 MPa (ສະກັດຈາກເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມກົດດັນ-ຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງວັດສະດຸທີ່ວາງໄວ້ເທິງບ່ອນຮອງຮັບ polycarbonate) ແມ່ນສູງກວ່າຟິມແກຣໄຟທ໌ທີ່ປູກໂດຍວິທີການອື່ນໆ. ຟິມດັ່ງກ່າວຍັງມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ແລະສາມາດງໍໄດ້ 1000 ເທື່ອດ້ວຍລັດສະໝີການງໍ 5 ມມ ໂດຍບໍ່ສູນເສຍຄຸນສົມບັດການປ້ອງກັນ EMI. ມັນຍັງມີຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນສູງເຖິງ 550 °C. ທີມງານເຊື່ອວ່າຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ຄຸນສົມບັດອື່ນໆໝາຍຄວາມວ່າມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວັດສະດຸປ້ອງກັນ EMI ທີ່ບາງສຸດ, ນ້ຳໜັກເບົາ, ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດ, ລວມທັງການບິນອະວະກາດ ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ.

ອ່ານຄວາມກ້າວໜ້າທີ່ສຳຄັນ ແລະ ໜ້າຕື່ນເຕັ້ນທີ່ສຸດໃນວິທະຍາສາດວັດສະດຸໃນວາລະສານເປີດໃໝ່ນີ້.

ຟີຊິກສ໌ໂລກ ເປັນຕົວແທນຂອງສ່ວນສຳຄັນຂອງພາລະກິດຂອງ IOP Publishing ໃນການສື່ສານການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ນະວັດຕະກຳລະດັບໂລກໃຫ້ກັບຜູ້ຊົມທີ່ກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ຈະເປັນໄປໄດ້. ເວັບໄຊທ໌ດັ່ງກ່າວເປັນສ່ວນໜຶ່ງຂອງຜົນງານຟີຊິກສ໌ໂລກ, ເຊິ່ງເປັນການລວບລວມການບໍລິການຂໍ້ມູນຂ່າວສານທາງອອນໄລນ໌, ດິຈິຕອນ ແລະ ການພິມສຳລັບຊຸມຊົນວິທະຍາສາດທົ່ວໂລກ.