விரைவாக வளர்ந்த கிராஃபைட் படலம் மின்காந்த கதிர்வீச்சைத் தடுக்கிறது

இயற்பியல் உலகில் பதிவு செய்ததற்கு நன்றி. எந்த நேரத்திலும் உங்கள் விவரங்களை மாற்ற விரும்பினால், தயவுசெய்து எனது கணக்கைப் பார்வையிடவும்.

கிராஃபைட் படலங்கள் மின்னணு சாதனங்களை மின்காந்த (EM) கதிர்வீச்சிலிருந்து பாதுகாக்க முடியும், ஆனால் அவற்றை உற்பத்தி செய்வதற்கான தற்போதைய நுட்பங்கள் பல மணிநேரங்கள் எடுக்கும் மற்றும் சுமார் 3000 °C செயலாக்க வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது. சீன அறிவியல் அகாடமியில் உள்ள ஷென்யாங் தேசிய பொருள் அறிவியலுக்கான ஆய்வகத்தைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, எத்தனாலில் உள்ள நிக்கல் படலத்தின் சூடான துண்டுகளை தணிப்பதன் மூலம் சில நொடிகளில் உயர்தர கிராஃபைட் படலங்களை உருவாக்கும் மாற்று வழியை இப்போது நிரூபித்துள்ளது. இந்த படலங்களின் வளர்ச்சி விகிதம் ஏற்கனவே உள்ள முறைகளை விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகும், மேலும் படலங்களின் மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் இயந்திர வலிமை இரசாயன நீராவி படிவு (CVD) ஐப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்ட படலங்களுடன் இணையாக உள்ளன.

அனைத்து மின்னணு சாதனங்களும் சில EM கதிர்வீச்சை உருவாக்குகின்றன. சாதனங்கள் சிறியதாகவும் அதிக அதிர்வெண்களில் இயங்குவதாலும், மின்காந்த குறுக்கீடு (EMI)க்கான சாத்தியக்கூறு அதிகரிக்கிறது, மேலும் சாதனத்தின் செயல்திறனையும் அருகிலுள்ள மின்னணு அமைப்புகளின் செயல்திறனையும் மோசமாக பாதிக்கலாம்.

வான் டெர் வால்ஸ் படைகளால் ஒன்றாகப் பிடிக்கப்பட்ட கிராபெனின் அடுக்குகளிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட கார்பனின் அலோட்ரோப், கிராஃபைட், EMIக்கு எதிராக ஒரு பயனுள்ள கேடயமாக அமைகின்ற பல குறிப்பிடத்தக்க மின், வெப்ப மற்றும் இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், அதிக மின் கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருக்க இது மிக மெல்லிய படலத்தின் வடிவத்தில் இருக்க வேண்டும், இது நடைமுறை EMI பயன்பாடுகளுக்கு முக்கியமானது, ஏனெனில் பொருள் அதன் உள்ளே உள்ள சார்ஜ் கேரியர்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது EM அலைகளை பிரதிபலிக்கவும் உறிஞ்சவும் முடியும்.

தற்போது, ​​கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்குவதற்கான முக்கிய வழிகள் நறுமண பாலிமர்களின் உயர் வெப்பநிலை பைரோலிசிஸ் அல்லது கிராஃபைன் (GO) ஆக்சைடு அல்லது கிராஃபைன் நானோஷீட்களை அடுக்கடுக்காக அடுக்கி வைப்பது ஆகியவை அடங்கும். இரண்டு செயல்முறைகளுக்கும் சுமார் 3000 °C அதிக வெப்பநிலை மற்றும் ஒரு மணி நேர செயலாக்க நேரம் தேவைப்படுகிறது. CVD-யில், தேவையான வெப்பநிலை குறைவாக இருக்கும் (700 முதல் 1300 °C வரை), ஆனால் வெற்றிடத்தில் கூட நானோமீட்டர்-தடிமனான படலங்களை உருவாக்க சில மணிநேரங்கள் ஆகும்.

வென்காய் ரென் தலைமையிலான குழு, ஆர்கான் வளிமண்டலத்தில் நிக்கல் படலத்தை 1200 °C க்கு சூடாக்கி, பின்னர் இந்த படலத்தை 0 °C இல் எத்தனாலில் விரைவாக மூழ்கடிப்பதன் மூலம் சில நொடிகளில் பத்து நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட உயர்தர கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்கியுள்ளது. எத்தனால் சிதைவதால் உருவாகும் கார்பன் அணுக்கள், உலோகத்தின் அதிக கார்பன் கரைதிறன் (1200 °C இல் 0.4 wt%) காரணமாக நிக்கலில் பரவி கரைகின்றன. இந்த கார்பன் கரைதிறன் குறைந்த வெப்பநிலையில் வெகுவாகக் குறைவதால், கார்பன் அணுக்கள் பின்னர் தணிக்கும் போது நிக்கல் மேற்பரப்பில் இருந்து பிரிந்து வீழ்படிவாகின்றன, இது ஒரு தடிமனான கிராஃபைட் படலத்தை உருவாக்குகிறது. நிக்கலின் சிறந்த வினையூக்க செயல்பாடு அதிக படிக கிராஃபைட்டை உருவாக்க உதவுகிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட டிரான்ஸ்மிஷன் மைக்ரோஸ்கோபி, எக்ஸ்-கதிர் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மற்றும் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி ஆகியவற்றின் கலவையைப் பயன்படுத்தி, ரென் மற்றும் சகாக்கள் தாங்கள் தயாரித்த கிராஃபைட் பெரிய பகுதிகளில் அதிக படிகமாக இருப்பதையும், நன்கு அடுக்குகளாக இருப்பதையும், எந்தக் காணக்கூடிய குறைபாடுகளையும் கொண்டிருக்கவில்லை என்பதையும் கண்டறிந்தனர். படத்தின் எலக்ட்ரான் கடத்துத்திறன் 2.6 x 105 S/m வரை அதிகமாக இருந்தது, இது CVD அல்லது உயர் வெப்பநிலை நுட்பங்கள் மற்றும் GO/கிராஃபீன் படலங்களை அழுத்துவதன் மூலம் வளர்க்கப்பட்ட படலங்களைப் போன்றது.

இந்தப் பொருள் EM கதிர்வீச்சை எவ்வளவு சிறப்பாகத் தடுக்க முடியும் என்பதைச் சோதிக்க, குழு 600 மிமீ2 பரப்பளவு கொண்ட படலங்களை பாலிஎதிலீன் டெரெப்தாலேட் (PET) ஆல் செய்யப்பட்ட அடி மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றியது. பின்னர் அவர்கள் X-பேண்ட் அதிர்வெண் வரம்பில், 8.2 முதல் 12.4 GHz வரை, படத்தின் EMI கவச செயல்திறனை (SE) அளந்தனர். தோராயமாக 77 nm தடிமன் கொண்ட ஒரு படலத்திற்கு 14.92 dB க்கும் அதிகமான EMI SE இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர். அவர்கள் அதிக படலங்களை ஒன்றாக அடுக்கும்போது இந்த மதிப்பு முழு X-பேண்டிலும் 20 dB க்கும் அதிகமாக (வணிக பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான குறைந்தபட்ச மதிப்பு) அதிகரிக்கிறது. உண்மையில், ஐந்து துண்டுகள் அடுக்கப்பட்ட கிராஃபைட் படலங்களைக் கொண்ட ஒரு படலம் (மொத்தம் சுமார் 385 nm தடிமன்) சுமார் 28 dB EMI SE ஐக் கொண்டுள்ளது, அதாவது பொருள் 99.84% நிகழ்வு கதிர்வீச்சைத் தடுக்க முடியும். ஒட்டுமொத்தமாக, குழு X-பேண்ட் முழுவதும் 481,000 dB/cm2/g EMI கவசத்தை அளந்தது, முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட அனைத்து செயற்கை பொருட்களையும் விட சிறப்பாக செயல்பட்டது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் அறிவுக்கு எட்டியவரை, அவற்றின் கிராஃபைட் படலம் அறிக்கையிடப்பட்ட கவசப் பொருட்களில் மிகவும் மெல்லியதாகவும், வணிக பயன்பாடுகளுக்கான தேவையைப் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய EMI கவச செயல்திறன் கொண்டதாகவும் இருப்பதாகக் கூறுகிறார்கள். அதன் இயந்திர பண்புகளும் சாதகமானவை. பொருளின் எலும்பு முறிவு வலிமை சுமார் 110 MPa (பாலிகார்பனேட் ஆதரவில் வைக்கப்பட்டுள்ள பொருளின் அழுத்த-திரிபு வளைவுகளிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்டது) மற்ற முறைகளால் வளர்க்கப்படும் கிராஃபைட் படலங்களை விட அதிகமாக உள்ளது. படலம் நெகிழ்வானது, மேலும் அதன் EMI கவசப் பண்புகளை இழக்காமல் 5 மிமீ வளைக்கும் ஆரத்துடன் 1000 முறை வளைக்க முடியும். இது 550 °C வரை வெப்ப ரீதியாகவும் நிலையானது. இவை மற்றும் பிற பண்புகள் விண்வெளி மற்றும் மின்னணுவியல் மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் உள்ளிட்ட பல பகுதிகளில் பயன்பாடுகளுக்கு இது ஒரு அல்ட்ராதின், இலகுரக, நெகிழ்வான மற்றும் பயனுள்ள EMI கவசப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம் என்று குழு நம்புகிறது.

இந்தப் புதிய திறந்த அணுகல் இதழில் பொருள் அறிவியலில் மிக முக்கியமான மற்றும் அற்புதமான முன்னேற்றங்களைப் படியுங்கள்.

உலகத்தரம் வாய்ந்த ஆராய்ச்சி மற்றும் புதுமைகளை பரந்த பார்வையாளர்களுக்குத் தெரிவிப்பதற்கான IOP பப்ளிஷிங்கின் நோக்கத்தில் Physics World ஒரு முக்கிய பகுதியாகும். இந்த வலைத்தளம் Physics World போர்ட்ஃபோலியோவின் ஒரு பகுதியாகும், இது உலகளாவிய அறிவியல் சமூகத்திற்கான ஆன்லைன், டிஜிட்டல் மற்றும் அச்சு தகவல் சேவைகளின் தொகுப்பாகும்.