വേഗത്തിൽ വളരുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തെ തടയുന്നു.

ഫിസിക്സ് വേൾഡിൽ രജിസ്റ്റർ ചെയ്തതിന് നന്ദി. നിങ്ങളുടെ വിശദാംശങ്ങൾ എപ്പോൾ വേണമെങ്കിലും മാറ്റണമെങ്കിൽ, ദയവായി എന്റെ അക്കൗണ്ട് സന്ദർശിക്കുക.

ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾക്ക് ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ വൈദ്യുതകാന്തിക (EM) വികിരണങ്ങളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ അവ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള നിലവിലെ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾക്ക് നിരവധി മണിക്കൂറുകൾ എടുക്കും, ഏകദേശം 3000 °C പ്രോസസ്സിംഗ് താപനിലയും ആവശ്യമാണ്. ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിലെ ഷെൻയാങ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറി ഫോർ മെറ്റീരിയൽസ് സയൻസിലെ ഗവേഷകരുടെ ഒരു സംഘം എത്തനോളിലെ നിക്കൽ ഫോയിലിന്റെ ചൂടുള്ള സ്ട്രിപ്പുകൾ കെടുത്തി ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ബദൽ മാർഗം ഇപ്പോൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. നിലവിലുള്ള രീതികളേക്കാൾ രണ്ട് ഓർഡറുകളിൽ കൂടുതൽ മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് കൂടുതലാണ് ഈ ഫിലിമുകളുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക്, കൂടാതെ ഫിലിമുകളുടെ വൈദ്യുതചാലകതയും മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (CVD) ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഫിലിമുകളുടേതിന് തുല്യമാണ്.

എല്ലാ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും കുറച്ച് EM വികിരണം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഉപകരണങ്ങൾ ചെറുതാകുകയും ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടലിനുള്ള (EMI) സാധ്യത വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് ഉപകരണത്തിന്റെയും സമീപത്തുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും പ്രകടനത്തെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് ശക്തികൾ ഒരുമിച്ച് ചേർത്തുനിർത്തുന്ന ഗ്രാഫീൻ പാളികളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച കാർബണിന്റെ ഒരു അലോട്രോപ്പായ ഗ്രാഫൈറ്റിന്, ശ്രദ്ധേയമായ നിരവധി വൈദ്യുത, ​​താപ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് EMI-യ്‌ക്കെതിരെ ഫലപ്രദമായ ഒരു കവചമാക്കി മാറ്റുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകത ഉണ്ടാകുന്നതിന് ഇത് വളരെ നേർത്ത ഫിലിമിന്റെ രൂപത്തിലായിരിക്കണം, ഇത് പ്രായോഗിക EMI ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് പ്രധാനമാണ്, കാരണം മെറ്റീരിയലിന് അതിനുള്ളിലെ ചാർജ് കാരിയറുകളുമായി ഇടപഴകുമ്പോൾ EM തരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കാനും ആഗിരണം ചെയ്യാനും കഴിയും.

നിലവിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന മാർഗ്ഗങ്ങൾ ആരോമാറ്റിക് പോളിമറുകളുടെ ഉയർന്ന താപനില പൈറോളിസിസ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫീൻ (GO) ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫീൻ നാനോഷീറ്റുകൾ പാളികളായി അടുക്കിവയ്ക്കൽ എന്നിവയാണ്. രണ്ട് പ്രക്രിയകൾക്കും ഏകദേശം 3000 °C ഉയർന്ന താപനിലയും ഒരു മണിക്കൂറിന്റെ പ്രോസസ്സിംഗ് സമയവും ആവശ്യമാണ്. സിവിഡിയിൽ, ആവശ്യമായ താപനില കുറവാണ് (700 മുതൽ 1300 °C വരെ), എന്നാൽ ശൂന്യതയിൽ പോലും നാനോമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള ഫിലിമുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കുറച്ച് മണിക്കൂറുകൾ എടുക്കും.

വെൻകായ് റെൻ നയിക്കുന്ന ഒരു സംഘം ഇപ്പോൾ ആർഗോൺ അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിക്കൽ ഫോയിൽ 1200 °C ലേക്ക് ചൂടാക്കി, തുടർന്ന് 0 °C ൽ എത്തനോളിൽ വേഗത്തിൽ മുക്കി ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പതിനായിരക്കണക്കിന് നാനോമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം നിർമ്മിച്ചു. ലോഹത്തിന്റെ ഉയർന്ന കാർബൺ ലയിക്കുന്നതിനാൽ (1200 °C ൽ 0.4 wt%) എത്തനോളിന്റെ വിഘടനത്തിൽ നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ നിക്കലിൽ വ്യാപിക്കുകയും ലയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. താഴ്ന്ന താപനിലയിൽ ഈ കാർബൺ ലയിക്കുന്ന കഴിവ് വളരെയധികം കുറയുന്നതിനാൽ, കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ പിന്നീട് കെടുത്തുന്ന സമയത്ത് നിക്കൽ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും അവശിഷ്ടമാവുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് കട്ടിയുള്ള ഒരു ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം ഉണ്ടാക്കുന്നു. നിക്കലിന്റെ മികച്ച കാറ്റലറ്റിക് പ്രവർത്തനം ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ രൂപീകരണത്തിനും സഹായിക്കുന്നുവെന്ന് ഗവേഷകർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.

ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ മൈക്രോസ്കോപ്പി, എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ, രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്നിവയുടെ സംയോജനം ഉപയോഗിച്ച്, റെനും സഹപ്രവർത്തകരും നിർമ്മിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ് വലിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ സ്വഭാവമുള്ളതാണെന്നും നന്നായി പാളികളായി കിടക്കുന്നതായും ദൃശ്യമായ വൈകല്യങ്ങളൊന്നും ഇല്ലാത്തതാണെന്നും കണ്ടെത്തി. ഫിലിമിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ ചാലകത 2.6 x 105 S/m വരെ ഉയർന്നതായിരുന്നു, CVD അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന താപനില സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ, GO/ഗ്രാഫീൻ ഫിലിമുകളുടെ അമർത്തൽ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തിയ ഫിലിമുകൾക്ക് സമാനമാണിത്.

EM വികിരണത്തെ എത്രത്തോളം തടയാൻ ഈ മെറ്റീരിയലിന് കഴിയുമെന്ന് പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, 600 mm2 ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഫിലിമുകൾ പോളിയെത്തിലീൻ ടെറഫ്താലേറ്റ് (PET) കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിലേക്ക് മാറ്റി. തുടർന്ന് അവർ X-ബാൻഡ് ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ, 8.2 നും 12.4 GHz നും ഇടയിൽ ഫിലിമിന്റെ EMI ഷീൽഡിംഗ് ഫലപ്രാപ്തി (SE) അളന്നു. ഏകദേശം 77 nm കട്ടിയുള്ള ഒരു ഫിലിമിന് 14.92 dB-യിൽ കൂടുതൽ EMI SE അവർ കണ്ടെത്തി. കൂടുതൽ ഫിലിമുകൾ ഒരുമിച്ച് അടുക്കുമ്പോൾ ഈ മൂല്യം മുഴുവൻ X-ബാൻഡിലും 20 dB-യിൽ കൂടുതൽ (വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മൂല്യം) ആയി വർദ്ധിക്കുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, അഞ്ച് കഷണങ്ങൾ സ്റ്റാക്ക് ചെയ്ത ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ (ആകെ ഏകദേശം 385 nm കനം) അടങ്ങിയ ഒരു ഫിലിമിന് ഏകദേശം 28 dB EMI SE ഉണ്ട്, അതായത് മെറ്റീരിയലിന് 99.84% ഇൻസിഡന്റ് റേഡിയേഷൻ തടയാൻ കഴിയും. മൊത്തത്തിൽ, X-ബാൻഡിലുടനീളം 481,000 dB/cm2/g എന്ന EMI ഷീൽഡിംഗ് ടീം അളന്നു, മുമ്പ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത എല്ലാ സിന്തറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകളെയും മറികടന്നു.

തങ്ങളുടെ അറിവിൽ, റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ട ഷീൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഏറ്റവും കനം കുറഞ്ഞതും വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ ആവശ്യകത നിറവേറ്റാൻ കഴിയുന്ന EMI ഷീൽഡിംഗ് പ്രകടനവുമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിം ആണെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു. ഇതിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും അനുകൂലമാണ്. ഏകദേശം 110 MPa എന്ന മെറ്റീരിയലിന്റെ ഫ്രാക്ചർ ശക്തി (ഒരു പോളികാർബണേറ്റ് സപ്പോർട്ടിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലിന്റെ സ്ട്രെസ്-സ്ട്രെയിൻ കർവുകളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്തത്) മറ്റ് രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് വളർത്തിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. ഫിലിം വഴക്കമുള്ളതാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ EMI ഷീൽഡിംഗ് ഗുണങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടാതെ 5 mm ബെൻഡിംഗ് റേഡിയസിൽ 1000 തവണ വളയ്ക്കാനും കഴിയും. 550 °C വരെ ഇത് താപപരമായി സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്. ഇവയും മറ്റ് ഗുണങ്ങളും അർത്ഥമാക്കുന്നത് എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ഇലക്ട്രോണിക്സ്, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി മേഖലകളിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി അൾട്രാ-നേർത്തതും ഭാരം കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതും ഫലപ്രദവുമായ EMI ഷീൽഡിംഗ് മെറ്റീരിയലായി ഇത് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ്.

മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടതും ആവേശകരവുമായ മുന്നേറ്റങ്ങൾ ഈ പുതിയ ഓപ്പൺ ആക്സസ് ജേണലിൽ വായിക്കുക.

ലോകോത്തര ഗവേഷണവും നൂതനാശയങ്ങളും സാധ്യമായ ഏറ്റവും വലിയ പ്രേക്ഷകരിലേക്ക് എത്തിക്കുക എന്ന ഐഒപി പബ്ലിഷിംഗിന്റെ ദൗത്യത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ് ഫിസിക്സ് വേൾഡ്. ആഗോള ശാസ്ത്ര സമൂഹത്തിനായുള്ള ഓൺലൈൻ, ഡിജിറ്റൽ, പ്രിന്റ് വിവര സേവനങ്ങളുടെ ഒരു ശേഖരമായ ഫിസിക്സ് വേൾഡ് പോർട്ട്‌ഫോളിയോയുടെ ഭാഗമാണ് വെബ്‌സൈറ്റ്.