Ви благодариме што се регистриравте на Physics World. Доколку сакате да ги промените вашите податоци во кое било време, посетете ја страницата Моја сметка.
Графитните филмови можат да ги заштитат електронските уреди од електромагнетно (ЕМ) зрачење, но сегашните техники за нивно производство траат неколку часа и бараат температури на обработка од околу 3000 °C. Тим истражувачи од Националната лабораторија за материјали во Шенјанг при Кинеската академија на науките сега демонстрираа алтернативен начин за производство на висококвалитетни графитни филмови за само неколку секунди со гаснење на топли ленти од никел фолија во етанол. Стапката на раст за овие филмови е повеќе од два реда на големина повисока отколку кај постојните методи, а електричната спроводливост и механичката цврстина на филмовите се на исто ниво со оние на филмовите направени со хемиско таложење на пареа (CVD).
Сите електронски уреди произведуваат одредено ЕМ зрачење. Како што уредите стануваат сè помали и работат на сè повисоки фреквенции, потенцијалот за електромагнетни пречки (ЕМП) расте и може негативно да влијае на перформансите на уредот, како и на електронските системи во близина.
Графитот, алотроп на јаглерод изграден од слоеви на графен држени заедно со ван дер Валсовите сили, има голем број извонредни електрични, термички и механички својства што го прават ефикасен штит против електромагнетни ефекти (ЕМП). Сепак, тој треба да биде во форма на многу тенок филм за да има висока електрична спроводливост, што е важно за практичните апликации на ЕМП бидејќи тоа значи дека материјалот може да ги рефлектира и апсорбира ЕМ брановите додека тие комуницираат со носителите на полнеж во него.
Во моментов, главните начини за производство на графитен филм вклучуваат или пиролиза на ароматични полимери на висока температура или редење на графен (GO) оксид или графенски нанолистови слој по слој. И двата процеса бараат високи температури од околу 3000 °C и време на обработка од еден час. Во CVD, потребните температури се пониски (помеѓу 700 и 1300 °C), но потребни се неколку часа за да се направат филмови со дебелина од нанометри, дури и во вакуум.
Тим предводен од Венцаи Рен сега произведе висококвалитетен графитен филм со дебелина од десетици нанометри во рок од неколку секунди со загревање на никел фолија на 1200 °C во аргонска атмосфера, а потоа брзо потопување на оваа фолија во етанол на 0 °C. Јаглеродните атоми добиени од распаѓањето на етанолот дифундираат и се раствораат во никелот благодарение на високата растворливост на јаглерод на металот (0,4 тежински% на 1200 °C). Бидејќи оваа растворливост на јаглерод значително се намалува на ниска температура, јаглеродните атоми последователно се одвојуваат и се таложат од површината на никелот за време на гаснењето, создавајќи густ графитен филм. Истражувачите известуваат дека одличната каталитичка активност на никелот, исто така, помага во формирањето на висококристален графит.
Користејќи комбинација од микроскопија со висока резолуција, дифракција на Х-зраци и Раманова спектроскопија, Рен и неговите колеги откриле дека графитот што го произвеле бил висококристален на големи површини, добро слоевит и не содржел видливи дефекти. Електронската спроводливост на филмот била висока до 2,6 x 105 S/m, слична на филмовите одгледувани со CVD или техники на висока температура и пресување на GO/графенски филмови.
За да тестираат колку добро материјалот може да го блокира електромагнетното зрачење, тимот префрлил филмови со површина од 600 mm2 на подлоги направени од полиетилен терефталат (PET). Потоа ја измериле ефикасноста на заштитата од електромагнетни зраци (ЕМЗ) на филмот во фреквентниот опсег на X-опсегот, помеѓу 8,2 и 12,4 GHz. Тие пронашле ЕМЗ SE од повеќе од 14,92 dB за филм со дебелина од приближно 77 nm. Оваа вредност се зголемува на повеќе од 20 dB (минималната вредност потребна за комерцијални апликации) во целиот X-опсег кога наредени се повеќе филмови заедно. Всушност, филм што содржи пет парчиња наредени графитни филмови (со вкупна дебелина од околу 385 nm) има ЕМЗ SE од околу 28 dB, што значи дека материјалот може да блокира 99,84% од инцидентното зрачење. Генерално, тимот измерил ЕМЗ заштита од 481.000 dB/cm2/g низ X-опсегот, надминувајќи ги сите претходно објавени синтетички материјали.
Истражувачите велат дека според нивното најдобро знаење, нивниот графитен филм е најтенкиот меѓу пријавените заштитни материјали, со перформанси на заштита од електромагнетни влијанија (EMI) што можат да ги задоволат барањата за комерцијални апликации. Неговите механички својства се исто така поволни. Јакоста на кршење на материјалот од приближно 110 MPa (извлечена од кривите на напрегање-деформација на материјалот поставен на поликарбонатна носач) е поголема од онаа на графитните филмови одгледувани со други методи. Филмот е исто така флексибилен и може да се свитка 1000 пати со радиус на свиткување од 5 mm без да ги изгуби своите својства на заштита од EMI. Исто така, тој е термички стабилен до 550 °C. Тимот верува дека овие и други својства значат дека може да се користи како ултратенок, лесен, флексибилен и ефикасен материјал за заштита од EMI за апликации во многу области, вклучувајќи ја воздухопловството, како и електрониката и оптоелектрониката.
Прочитајте ги најзначајните и највозбудливите достигнувања во науката за материјали во ова ново списание со отворен пристап.
„Физика ворлд“ претставува клучен дел од мисијата на издавачката куќа „ИОП Паблишинг“ да ги пренесе истражувањата и иновациите од светска класа на што е можно поширока публика. Веб-страницата е дел од портфолиото на „Физика ворлд“, колекција од онлајн, дигитални и печатени информативни услуги за глобалната научна заедница.
Време на објавување: 07.05.2020