Salamat sa pagpaparehistro sa Physics World. Kung nais mong baguhin ang iyong mga detalye anumang oras, pakibisita ang Aking account.
Maaaring protektahan ng mga graphite film ang mga elektronikong aparato mula sa electromagnetic (EM) radiation, ngunit ang mga kasalukuyang pamamaraan para sa paggawa ng mga ito ay tumatagal ng ilang oras at nangangailangan ng temperatura ng pagproseso na humigit-kumulang 3000 °C. Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Shenyang National Laboratory for Materials Science sa Chinese Academy of Sciences ang nagpakita na ngayon ng isang alternatibong paraan ng paggawa ng mga de-kalidad na graphite film sa loob lamang ng ilang segundo sa pamamagitan ng pagpapalamig ng mga mainit na piraso ng nickel foil sa ethanol. Ang rate ng paglago para sa mga film na ito ay higit sa dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga umiiral na pamamaraan, at ang electrical conductivity at mechanical strength ng mga film ay kapantay ng mga film na ginawa gamit ang chemical vapour deposition (CVD).
Lahat ng elektronikong aparato ay naglalabas ng ilang EM radiation. Habang lumiliit ang mga aparato at gumagana sa mas matataas na frequency, lumalaki ang potensyal para sa electromagnetic interference (EMI), at maaaring negatibong makaapekto sa pagganap ng aparato pati na rin sa mga kalapit na elektronikong sistema.
Ang graphite, isang allotrope ng carbon na binuo mula sa mga patong ng graphene na pinagsama-sama ng mga puwersa ng van der Waals, ay may ilang kahanga-hangang mga katangiang elektrikal, thermal, at mekanikal na ginagawa itong isang epektibong panangga laban sa EMI. Gayunpaman, kailangan itong nasa anyo ng isang napakanipis na pelikula upang magkaroon ito ng mataas na electrical conductivity, na mahalaga para sa mga praktikal na aplikasyon ng EMI dahil nangangahulugan ito na ang materyal ay maaaring magpakita at sumipsip ng mga EM wave habang nakikipag-ugnayan ang mga ito sa mga charge carrier sa loob nito.
Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing paraan ng paggawa ng graphite film ay kinabibilangan ng alinman sa high-temperature pyrolysis ng mga aromatic polymer o pagpapatong-patong ng graphene (GO) oxide o graphene nanosheets nang patong-patong. Ang parehong proseso ay nangangailangan ng mataas na temperatura na humigit-kumulang 3000 °C at oras ng pagproseso na isang oras. Sa CVD, ang mga kinakailangang temperatura ay mas mababa (sa pagitan ng 700 hanggang 1300 °C), ngunit inaabot ng ilang oras upang makagawa ng mga nanometer-thick na pelikula, kahit na sa vacuum.
Isang pangkat na pinamumunuan ni Wencai Ren ang nakagawa na ngayon ng mataas na kalidad na graphite film na may sampung nanometro ang kapal sa loob lamang ng ilang segundo sa pamamagitan ng pagpapainit ng nickel foil sa 1200 °C sa isang argon atmosphere at pagkatapos ay mabilis na paglulubog sa foil na ito sa ethanol sa 0 °C. Ang mga carbon atom na nalilikha mula sa pagkabulok ng ethanol ay kumakalat at natutunaw sa nickel dahil sa mataas na carbon solubility ng metal (0.4 wt% sa 1200 °C). Dahil ang carbon solubility na ito ay lubhang bumababa sa mababang temperatura, ang mga carbon atom ay naghihiwalay at namumuo mula sa ibabaw ng nickel habang pinapatay, na lumilikha ng isang makapal na graphite film. Iniulat ng mga mananaliksik na ang mahusay na catalytic activity ng nickel ay nakakatulong din sa pagbuo ng highly crystalline graphite.
Gamit ang kombinasyon ng high-resolution transmission microscopy, X-ray diffraction at Raman spectroscopy, natuklasan nina Ren at mga kasamahan na ang graphite na kanilang nagawa ay lubos na mala-kristal sa malalawak na lugar, maayos ang pagkakapatong-patong at walang nakikitang mga depekto. Ang electron conductivity ng film ay kasingtaas ng 2.6 x 105 S/m, katulad ng mga film na pinatubo sa pamamagitan ng CVD o mga high-temperature techniques at pagpindot ng mga GO/graphene film.
Upang masubukan kung gaano kahusay na naharangan ng materyal ang EM radiation, inilipat ng pangkat ang mga pelikulang may surface area na 600 mm2 papunta sa mga substrate na gawa sa polyethylene terephthalate (PET). Pagkatapos ay sinukat nila ang EMI shielding effectiveness (SE) ng pelikula sa X-band frequency range, sa pagitan ng 8.2 at 12.4 GHz. Natagpuan nila ang isang EMI SE na higit sa 14.92 dB para sa isang pelikulang humigit-kumulang 77 nm ang kapal. Ang halagang ito ay tumataas sa higit sa 20 dB (ang minimum na halaga na kinakailangan para sa mga komersyal na aplikasyon) sa buong X-band kapag pinagsama-sama nila ang mas maraming pelikula. Sa katunayan, ang isang pelikulang naglalaman ng limang piraso ng nakasalansan na graphite films (humigit-kumulang 385 nm ang kapal sa kabuuan) ay may EMI SE na humigit-kumulang 28 dB, na nangangahulugang kayang harangan ng materyal ang 99.84% ng incident radiation. Sa pangkalahatan, sinukat ng pangkat ang isang EMI shielding na 481,000 dB/cm2/g sa buong X-band, na mas mahusay kaysa sa lahat ng naunang naiulat na sintetikong materyales.
Sinasabi ng mga mananaliksik na sa abot ng kanilang kaalaman, ang kanilang graphite film ang pinakamanipis sa mga naiulat na materyales na pantakip, na may EMI shielding performance na kayang matugunan ang pangangailangan para sa mga komersyal na aplikasyon. Kanais-nais din ang mga mekanikal na katangian nito. Ang fracture strength ng materyal na humigit-kumulang 110 MPa (kinuha mula sa stress-strain curves ng materyal na nakalagay sa isang polycarbonate support) ay mas mataas kaysa sa mga graphite film na pinatubo gamit ang iba pang mga pamamaraan. Ang film ay flexible din, at maaaring ibaluktot nang 1000 beses na may bending radius na 5 mm nang hindi nawawala ang mga katangian ng EMI shielding nito. Ito rin ay thermally stable hanggang 550 °C. Naniniwala ang pangkat na ang mga ito at iba pang mga katangian ay nangangahulugan na maaari itong gamitin bilang isang ultrathin, magaan, flexible at epektibong EMI shielding material para sa mga aplikasyon sa maraming lugar, kabilang ang aerospace pati na rin ang electronics at optoelectronics.
Basahin ang pinakamahalaga at pinakamakabuluhang pagsulong sa agham ng mga materyales sa bagong open access journal na ito.
Ang Physics World ay kumakatawan sa isang mahalagang bahagi ng misyon ng IOP Publishing na ipabatid ang pananaliksik at inobasyon na may pandaigdigang antas sa pinakamalawak na posibleng madla. Ang website ay bumubuo ng bahagi ng portfolio ng Physics World, isang koleksyon ng mga online, digital at naka-print na serbisyo ng impormasyon para sa pandaigdigang komunidad ng agham.
Oras ng pag-post: Mayo-07-2020