త్వరగా పెరిగిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని అడ్డుకుంటుంది

ఫిజిక్స్ వరల్డ్‌లో నమోదు చేసుకున్నందుకు ధన్యవాదాలు మీరు ఎప్పుడైనా మీ వివరాలను మార్చాలనుకుంటే, దయచేసి నా ఖాతాను సందర్శించండి.

గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను విద్యుదయస్కాంత (EM) రేడియేషన్ నుండి రక్షించగలవు, కానీ వాటిని తయారు చేయడానికి ప్రస్తుత పద్ధతులు చాలా గంటలు పడుతుంది మరియు దాదాపు 3000 °C ప్రాసెసింగ్ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం. చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లోని షెన్యాంగ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ ఫర్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ పరిశోధకుల బృందం ఇప్పుడు ఇథనాల్‌లోని నికెల్ ఫాయిల్ యొక్క వేడి స్ట్రిప్‌లను చల్లార్చడం ద్వారా కొన్ని సెకన్లలో అధిక-నాణ్యత గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను తయారు చేసే ప్రత్యామ్నాయ మార్గాన్ని ప్రదర్శించింది. ఈ ఫిల్మ్‌ల వృద్ధి రేటు ఇప్పటికే ఉన్న పద్ధతుల కంటే రెండు ఆర్డర్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంది మరియు ఫిల్మ్‌ల విద్యుత్ వాహకత మరియు యాంత్రిక బలం రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన ఫిల్మ్‌లతో సమానంగా ఉంటాయి.

అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు కొంత EM రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పరికరాలు చిన్నవిగా మారి, ఎక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద పనిచేసే కొద్దీ, విద్యుదయస్కాంత జోక్యం (EMI) సంభావ్యత పెరుగుతుంది మరియు పరికరం యొక్క పనితీరుపై అలాగే సమీపంలోని ఎలక్ట్రానిక్ వ్యవస్థల పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

వాన్ డెర్ వాల్స్ దళాలచే కలిసి ఉంచబడిన గ్రాఫేన్ పొరల నుండి నిర్మించబడిన కార్బన్ యొక్క అలోట్రోప్ అయిన గ్రాఫైట్, EMIకి వ్యతిరేకంగా ప్రభావవంతమైన కవచంగా నిలిచే అనేక అద్భుతమైన విద్యుత్, ఉష్ణ మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉంది. అయినప్పటికీ, అధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉండటానికి ఇది చాలా సన్నని ఫిల్మ్ రూపంలో ఉండాలి, ఇది ఆచరణాత్మక EMI అనువర్తనాలకు ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే పదార్థం దానిలోని ఛార్జ్ క్యారియర్‌లతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు EM తరంగాలను ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు గ్రహించగలదు.

ప్రస్తుతం, గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ను తయారు చేయడానికి ప్రధాన మార్గాలలో సుగంధ పాలిమర్‌ల అధిక-ఉష్ణోగ్రత పైరోలైసిస్ లేదా గ్రాఫేన్ (GO) ఆక్సైడ్ లేదా గ్రాఫేన్ నానోషీట్‌లను పొరల వారీగా పేర్చడం ఉంటాయి. రెండు ప్రక్రియలకు దాదాపు 3000 °C అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు గంట ప్రాసెసింగ్ సమయం అవసరం. CVDలో, అవసరమైన ఉష్ణోగ్రతలు తక్కువగా ఉంటాయి (700 నుండి 1300 °C మధ్య), కానీ వాక్యూమ్‌లో కూడా నానోమీటర్-మందపాటి ఫిల్మ్‌లను తయారు చేయడానికి కొన్ని గంటలు పడుతుంది.

వెంకై రెన్ నేతృత్వంలోని బృందం ఇప్పుడు ఆర్గాన్ వాతావరణంలో నికెల్ ఫాయిల్‌ను 1200 °C కు వేడి చేసి, ఆపై ఈ ఫాయిల్‌ను 0 °C వద్ద ఇథనాల్‌లో వేగంగా ముంచడం ద్వారా కొన్ని సెకన్లలో పదుల నానోమీటర్ల మందంతో అధిక-నాణ్యత గల గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది. ఇథనాల్ కుళ్ళిపోవడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన కార్బన్ అణువులు లోహం యొక్క అధిక కార్బన్ ద్రావణీయత (1200 °C వద్ద 0.4 wt%) కారణంగా నికెల్‌లో వ్యాపించి కరిగిపోతాయి. ఈ కార్బన్ ద్రావణీయత తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద బాగా తగ్గుతుంది కాబట్టి, కార్బన్ అణువులు తదనంతరం చల్లార్చే సమయంలో నికెల్ ఉపరితలం నుండి వేరు చేయబడి అవక్షేపించబడతాయి, దీని వలన మందపాటి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ ఏర్పడుతుంది. నికెల్ యొక్క అద్భుతమైన ఉత్ప్రేరక చర్య కూడా అధిక స్ఫటికాకార గ్రాఫైట్ ఏర్పడటానికి సహాయపడుతుందని పరిశోధకులు నివేదిస్తున్నారు.

హై-రిజల్యూషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ మైక్రోస్కోపీ, ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ మరియు రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీల కలయికను ఉపయోగించి, రెన్ మరియు సహచరులు ఉత్పత్తి చేసిన గ్రాఫైట్ పెద్ద ప్రాంతాలలో అధిక స్ఫటికాకారంగా ఉందని, బాగా పొరలుగా ఉందని మరియు కనిపించే లోపాలు లేవని కనుగొన్నారు. ఫిల్మ్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ వాహకత 2.6 x 105 S/m వరకు ఉంది, ఇది CVD లేదా అధిక-ఉష్ణోగ్రత పద్ధతులు మరియు GO/గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌ల నొక్కడం ద్వారా పెరిగిన ఫిల్మ్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

ఈ పదార్థం EM రేడియేషన్‌ను ఎంతవరకు నిరోధించగలదో పరీక్షించడానికి, బృందం 600 mm2 ఉపరితల వైశాల్యం కలిగిన ఫిల్మ్‌లను పాలిథిలిన్ టెరెఫ్తాలేట్ (PET)తో తయారు చేసిన సబ్‌స్ట్రేట్‌లపైకి బదిలీ చేసింది. అప్పుడు వారు X-బ్యాండ్ ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో 8.2 మరియు 12.4 GHz మధ్య ఫిల్మ్ యొక్క EMI షీల్డింగ్ ఎఫెక్టివిటీ (SE)ని కొలిచారు. సుమారు 77 nm మందం కలిగిన ఫిల్మ్‌కు 14.92 dB కంటే ఎక్కువ EMI SEని వారు కనుగొన్నారు. వారు మరిన్ని ఫిల్మ్‌లను కలిపి పేర్చినప్పుడు ఈ విలువ మొత్తం X-బ్యాండ్‌లో 20 dB (వాణిజ్య అనువర్తనాలకు అవసరమైన కనీస విలువ) కంటే ఎక్కువగా పెరుగుతుంది. నిజానికి, ఐదు ముక్కలుగా పేర్చబడిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను కలిగి ఉన్న ఫిల్మ్ (మొత్తం 385 nm మందం) దాదాపు 28 dB EMI SEని కలిగి ఉంటుంది, అంటే పదార్థం 99.84% సంఘటన రేడియేషన్‌ను నిరోధించగలదు. మొత్తంమీద, బృందం X-బ్యాండ్ అంతటా 481,000 dB/cm2/g EMI షీల్డింగ్‌ను కొలిచింది, గతంలో నివేదించబడిన అన్ని సింథటిక్ పదార్థాలను అధిగమించింది.

తమకు తెలిసినంతవరకు, వారి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ నివేదించబడిన షీల్డింగ్ పదార్థాలలో అత్యంత సన్నగా ఉందని, వాణిజ్య అనువర్తనాల అవసరాన్ని తీర్చగల EMI షీల్డింగ్ పనితీరుతో ఉందని పరిశోధకులు చెబుతున్నారు. దీని యాంత్రిక లక్షణాలు కూడా అనుకూలంగా ఉన్నాయి. ఈ పదార్థం యొక్క ఫ్రాక్చర్ బలం దాదాపు 110 MPa (పాలీకార్బోనేట్ మద్దతుపై ఉంచిన పదార్థం యొక్క ఒత్తిడి-స్ట్రెయిన్ వక్రతల నుండి సేకరించబడింది) ఇతర పద్ధతుల ద్వారా పెరిగిన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ ఫిల్మ్ కూడా అనువైనది మరియు దాని EMI షీల్డింగ్ లక్షణాలను కోల్పోకుండా 5 mm బెండింగ్ వ్యాసార్థంతో 1000 సార్లు వంగవచ్చు. ఇది 550 °C వరకు ఉష్ణపరంగా కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది. ఈ మరియు ఇతర లక్షణాలు ఏరోస్పేస్ అలాగే ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్‌తో సహా అనేక రంగాలలోని అనువర్తనాల కోసం దీనిని అల్ట్రాథిన్, తేలికైన, సౌకర్యవంతమైన మరియు ప్రభావవంతమైన EMI షీల్డింగ్ పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చని బృందం విశ్వసిస్తుంది.

ఈ కొత్త ఓపెన్ యాక్సెస్ జర్నల్‌లో మెటీరియల్ సైన్స్‌లో అత్యంత ముఖ్యమైన మరియు ఉత్తేజకరమైన పురోగతిని చదవండి.

ప్రపంచ స్థాయి పరిశోధన మరియు ఆవిష్కరణలను విస్తృత శ్రేణి ప్రేక్షకులకు తెలియజేయడం అనే IOP పబ్లిషింగ్ లక్ష్యంలో ఫిజిక్స్ వరల్డ్ కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ వెబ్‌సైట్ ఫిజిక్స్ వరల్డ్ పోర్ట్‌ఫోలియోలో భాగం, ఇది ప్రపంచ శాస్త్రీయ సమాజం కోసం ఆన్‌లైన్, డిజిటల్ మరియు ప్రింట్ సమాచార సేవల సమాహారం.