Grazzi talli rreġistrajt ma' Physics World Jekk tixtieq tbiddel id-dettalji tiegħek fi kwalunkwe ħin, jekk jogħġbok żur Il-Kont Tiegħi
Il-films tal-grafita jistgħu jipproteġu apparati elettroniċi mir-radjazzjoni elettromanjetika (EM), iżda t-tekniki attwali għall-manifattura tagħhom jieħdu diversi sigħat u jeħtieġu temperaturi ta' pproċessar ta' madwar 3000 °C. Tim ta' riċerkaturi mil-Laboratorju Nazzjonali ta' Shenyang għax-Xjenza tal-Materjali fl-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi issa wera mod alternattiv kif isiru films tal-grafita ta' kwalità għolja fi ftit sekondi biss billi jkessħu strixxi sħan ta' fojl tan-nikil fl-etanol. Ir-rata ta' tkabbir għal dawn il-films hija aktar minn żewġ ordnijiet ta' kobor ogħla milli fil-metodi eżistenti, u l-konduttività elettrika u s-saħħa mekkanika tal-films huma daqs dawk tal-films magħmula bl-użu tad-depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD).
L-apparati elettroniċi kollha jipproduċu xi radjazzjoni EM. Hekk kif l-apparati jsiru dejjem iżgħar u joperaw fi frekwenzi ogħla u ogħla, il-potenzjal għal interferenza elettromanjetika (EMI) jikber, u jista' jaffettwa ħażin il-prestazzjoni tal-apparat kif ukoll dik tas-sistemi elettroniċi fil-qrib.
Il-grafita, allotropu tal-karbonju mibni minn saffi ta' grafene miżmuma flimkien permezz ta' forzi ta' van der Waals, għandha numru ta' proprjetajiet elettriċi, termali u mekkaniċi notevoli li jagħmluha tarka effettiva kontra l-EMI. Madankollu, jeħtieġ li tkun fil-forma ta' film irqiq ħafna biex ikollha konduttività elettrika għolja, li hija importanti għal applikazzjonijiet prattiċi tal-EMI għaliex tfisser li l-materjal jista' jirrifletti u jassorbi l-mewġ EM hekk kif jinteraġixxu mat-trasportaturi taċ-ċarġ ġewwa fiha.
Fil-preżent, il-modi ewlenin biex isir film tal-grafita jinvolvu jew piroliżi f'temperatura għolja ta' polimeri aromatiċi jew l-istivar ta' ossidu tal-grafene (GO) jew folji nanosferiċi tal-grafene saff b'saff. Iż-żewġ proċessi jeħtieġu temperaturi għoljin ta' madwar 3000 °C u ħinijiet ta' pproċessar ta' siegħa. Fis-CVD, it-temperaturi meħtieġa huma aktar baxxi (bejn 700 u 1300 °C), iżda jieħu ftit sigħat biex isiru films ħoxnin nanometri, anke fil-vakwu.
Tim immexxi minn Wencai Ren issa pproduċa film tal-grafita ta’ kwalità għolja b’għexieren ta’ nanometri ħoxnin fi ftit sekondi billi saħħan fojl tan-nikil sa 1200 °C f’atmosfera ta’ argon u mbagħad għadda malajr dan il-fojl fl-etanol f’0 °C. L-atomi tal-karbonju prodotti mid-dekompożizzjoni tal-etanol jinfirxu u jinħallu fin-nikil bis-saħħa tas-solubilità għolja tal-karbonju tal-metall (0.4 wt% f’1200 °C). Minħabba li din is-solubilità tal-karbonju tonqos ħafna f’temperatura baxxa, l-atomi tal-karbonju sussegwentement jissegregaw u jippreċipitaw mill-wiċċ tan-nikil waqt it-tkessiħ, u jipproduċu film tal-grafita ħoxnin. Ir-riċerkaturi jirrappurtaw li l-attività katalitika eċċellenti tan-nikil tgħin ukoll fil-formazzjoni ta’ grafita kristallina ħafna.
Bl-użu ta’ taħlita ta’ mikroskopija ta’ trasmissjoni b’riżoluzzjoni għolja, diffrazzjoni tar-raġġi X u spettroskopija Raman, Ren u l-kollegi tiegħu sabu li l-grafita li pproduċew kienet kristallina ħafna fuq żoni kbar, f’saffi tajbin u ma kien fiha l-ebda difett viżibbli. Il-konduttività tal-elettroni tal-film kienet għolja daqs 2.6 x 105 S/m, simili għal films imkabbra permezz ta’ CVD jew tekniki ta’ temperatura għolja u l-ippressar ta’ films GO/graphene.
Biex jittestja kemm il-materjal seta' jimblokka r-radjazzjoni EM tajjeb, it-tim ittrasferixxa films b'erja tal-wiċċ ta' 600 mm2 fuq sottostrati magħmula minn polyethylene terephthalate (PET). Imbagħad kejlu l-effettività tal-ilqugħ tal-EMI (SE) tal-film fil-medda ta' frekwenza tal-X-band, bejn 8.2 u 12.4 GHz. Huma sabu EMI SE ta' aktar minn 14.92 dB għal film ta' madwar 77 nm ħxuna. Dan il-valur jiżdied għal aktar minn 20 dB (il-valur minimu meħtieġ għal applikazzjonijiet kummerċjali) fil-X-band kollha meta ġabru aktar films flimkien. Tabilħaqq, film li fih ħames biċċiet ta' films tal-grafita f'munzelli (madwar 385 nm ħxuna b'kollox) għandu EMI SE ta' madwar 28 dB, li jfisser li l-materjal jista' jimblokka 99.84% tar-radjazzjoni inċidentali. B'mod ġenerali, it-tim kejjel lqugħ tal-EMI ta' 481,000 dB/cm2/g tul il-X-band, u qabeż il-materjali sintetiċi kollha rrappurtati qabel.
Ir-riċerkaturi jgħidu li safejn jafu huma, il-film tal-grafita tagħhom huwa l-irqaq fost il-materjali ta' lqugħ irrappurtati, b'prestazzjoni ta' lqugħ tal-EMI li tista' tissodisfa r-rekwiżit għal applikazzjonijiet kummerċjali. Il-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu huma wkoll favorevoli. Is-saħħa tal-ksur tal-materjal ta' madwar 110 MPa (estratta mill-kurvi tal-istress-deformazzjoni tal-materjal imqiegħed fuq appoġġ tal-polikarbonat) hija ogħla minn dik tal-films tal-grafita mkabbra bil-metodi l-oħra. Il-film huwa flessibbli wkoll, u jista' jitgħawweġ 1000 darba b'raġġ ta' liwi ta' 5 mm mingħajr ma jitlef il-proprjetajiet ta' lqugħ tal-EMI tiegħu. Huwa wkoll termalment stabbli sa 550 °C. It-tim jemmen li dawn u proprjetajiet oħra jfissru li jista' jintuża bħala materjal ta' lqugħ tal-EMI ultra-rqiq, ħafif, flessibbli u effettiv għal applikazzjonijiet f'ħafna oqsma, inkluż l-ajruspazju kif ukoll l-elettronika u l-optoelettronika.
Aqra l-aktar avvanzi sinifikanti u eċċitanti fix-xjenza tal-materjali f'din ir-rivista ġdida b'aċċess miftuħ.
Physics World tirrappreżenta parti ewlenija mill-missjoni ta' IOP Publishing li tikkomunika riċerka u innovazzjoni ta' klassi dinjija lill-aktar udjenza wiesgħa possibbli. Il-websajt tifforma parti mill-portafoll ta' Physics World, ġabra ta' servizzi ta' informazzjoni online, diġitali u stampati għall-komunità xjentifika globali.
Ħin tal-posta: 7 ta' Mejju 2020