ฟิล์มกราไฟต์ที่เติบโตอย่างรวดเร็วจะปิดกั้นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ฟิล์มกราไฟต์ที่เติบโตอย่างรวดเร็วจะปิดกั้นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ฟิล์มกราไฟท์สามารถป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ได้ แต่เทคนิคการผลิตในปัจจุบันใช้เวลาหลายชั่วโมงและต้องใช้อุณหภูมิในการประมวลผลประมาณ 3,000 °C ทีมนักวิจัยจาก ได้แสดงให้เห็นถึงทางเลือกอื่นในการสร้างฟิล์มกราไฟต์คุณภาพสูงในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีโดยการดับแถบร้อนของฟอยล์นิกเกิลในเอทานอล อัตราการขยายตัวของฟิล์มเหล่านี้สูงกว่า

วิธีการ

ที่มีอยู่มากกว่าสองลำดับความสำคัญ และค่าการนำไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกลของฟิล์มอยู่ในระดับเดียวกับฟิล์มที่ผลิตโดยใช้การสะสมไอสารเคมี (CVD) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดผลิตรังสี EM บางส่วน เมื่ออุปกรณ์มีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ และทำงานที่ความถี่สูงขึ้นเรื่อย ๆ ศักยภาพของการรบกวน

ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) จะเพิ่มขึ้น และอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์รวมถึงระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ใกล้เคียง กราไฟต์เป็นองค์ประกอบหนึ่งของคาร์บอนที่สร้างขึ้นจากชั้นของกราฟีนที่จับตัวกันโดยกองกำลังของแวนเดอร์วาลส์ มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน และทางกลที่น่าทึ่ง

ซึ่งทำให้เป็นเกราะป้องกัน EMI ที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม จะต้องอยู่ในรูปของฟิล์มบางมากเพื่อให้มีการนำไฟฟ้าสูง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งาน EMI ในทางปฏิบัติ เพราะนั่นหมายความว่าวัสดุสามารถสะท้อนและดูดซับคลื่น EM ขณะที่พวกมันทำปฏิกิริยากับตัวพาประจุภายใน มัน.

ในปัจจุบัน วิธีการหลักในการผลิตฟิล์มกราไฟต์เกี่ยวข้องกับการไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูงของอะโรมาติกโพลิเมอร์ หรือการซ้อนกันของกราฟีน (GO) ออกไซด์หรือแผ่นนาโนกราฟีนทีละชั้น กระบวนการทั้งสองต้องใช้อุณหภูมิสูงประมาณ 3,000 °C และเวลาในการประมวลผลหนึ่งชั่วโมง ใน CVD อุณหภูมิ

ที่ต้องการจะต่ำกว่า (ระหว่าง 700 ถึง 1300 °C) แต่ต้องใช้เวลาสองสามชั่วโมงในการสร้างฟิล์มหนาระดับนาโนเมตร แม้ในสุญญากาศ ภาพยนตร์ประสิทธิภาพสูง ทีมงานที่นำได้ผลิตฟิล์มกราไฟต์คุณภาพสูงที่มีความหนาหลายสิบนาโนเมตรภายในเวลาไม่กี่วินาทีโดยให้ความร้อนกับฟอยล์นิกเกิล

ถึง 1,200 °C 

ในบรรยากาศอาร์กอน จากนั้นจุ่มฟอยล์นี้อย่างรวดเร็วในเอทานอลที่อุณหภูมิ 0 °C อะตอมของคาร์บอนที่เกิดจากการสลายตัวของเอทานอลจะกระจายตัวและละลายเป็นนิเกิล เนื่องจากโลหะมีความสามารถในการละลายคาร์บอนสูง (0.4 wt% ที่ 1200 °C) เนื่องจากความสามารถในการละลาย

ของคาร์บอนนี้ลดลงอย่างมากที่อุณหภูมิต่ำ อะตอมของคาร์บอนจึงแยกตัวและตกตะกอนจากพื้นผิวนิกเกิลในระหว่างการดับ ทำให้เกิดฟิล์มกราไฟท์หนา นักวิจัยรายงานว่ากิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่ยอดเยี่ยมของนิกเกิลยังช่วยในการก่อตัวของกราไฟต์ที่มีผลึกสูง

การใช้กล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่านความละเอียดสูง การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ และรามานสเปกโทรสโกปีร่วมกัน เร็นและเพื่อนร่วมงานพบว่ากราไฟต์ที่ผลิตขึ้นนั้นมีผลึกสูงในพื้นที่ขนาดใหญ่ มีชั้นที่ดี และไม่มีข้อบกพร่องที่มองเห็นได้ ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอนของฟิล์มสูงถึง 2.6 x 10 5 S/m 

ซึ่งคล้ายกับฟิล์มที่ปลูกโดย CVD หรือเทคนิคอุณหภูมิสูงและการกดฟิล์ม GO/กราฟีน เพื่อทดสอบว่าวัสดุสามารถกันรังสี EM ได้ดีเพียงใด ทีมงานได้ย้ายฟิล์มที่มีพื้นที่ผิว 600 มม. 2ลงบนพื้นผิวที่ทำจากโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) จากนั้นพวกเขาวัดประสิทธิภาพการป้องกัน EMI ของฟิล์ม (SE) 

ในช่วงความถี่ X-band ระหว่าง 8.2 ถึง 12.4 GHz พวกเขาพบ EMI SE มากกว่า 14.92 dB สำหรับฟิล์มที่มีความหนาประมาณ 77 นาโนเมตร ค่านี้จะเพิ่มมากกว่า 20 dB (ค่าต่ำสุดที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์) ใน X-band ทั้งหมด เมื่อนำฟิล์มมาซ้อนกันมากขึ้น แท้จริงแล้ว ฟิล์มที่ประกอบด้วย

ฟิล์มกราไฟท์ซ้อนกัน 5 ชิ้น (ความหนารวมประมาณ 385 นาโนเมตร) มี EMI SE ประมาณ 28 dB ซึ่งหมายความว่าวัสดุสามารถป้องกันรังสีที่ตกกระทบได้ 99.84% โดยรวมแล้ว ทีมงานวัดการป้องกัน EMI ได้ 481,000 dB/ cm2/g ทั่วทั้งซึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่าวัสดุสังเคราะห์ที่รายงานก่อนหน้านี้ทั้งหมด

บางที่สุด

ในบรรดาวัสดุป้องกันที่มีรายงาน นักวิจัยกล่าวว่าเท่าที่ทราบ ฟิล์มกราไฟต์ของพวกเขาบางที่สุดในบรรดาวัสดุป้องกันที่มีรายงาน โดยมีประสิทธิภาพการป้องกัน EMI ที่สามารถตอบสนองความต้องการสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ คุณสมบัติเชิงกลของมันยังดีอีกด้วย ความแข็งแรงแตกหัก

ของวัสดุประมาณ 110 เมกะปาสคาล (สกัดจากเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดของวัสดุที่วางบนวัสดุรองรับโพลีคาร์บอเนต) สูงกว่าฟิล์มกราไฟต์ที่ปลูกด้วยวิธีอื่นๆ ฟิล์มมีความยืดหยุ่นเช่นกัน และสามารถดัดงอได้ 1,000 ครั้งโดยมีรัศมีการดัด 5 มม. โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติการป้องกัน EMI 

ของตัวนำยิ่งยวดของหน้าสัมผัส สำหรับการทดลองมัดท่อนาโน กระแสไฟสูงสุดจะสอดคล้องกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี อย่างไรก็ตาม การวัดที่ดำเนินการกับท่อนาโนท่อเดียวให้ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ นั่นคือ กระแสไฟสูงสุดที่มากกว่าที่คาดไว้ถึง 40 เท่า เป็นไปได้ว่าผลกระทบนี้เกิดจากตัวนำยิ่งยวด

ที่เพิ่มขึ้นในชั้นแทนทาลัมหรือรีเนียมที่เกิดจากการหลอมทอง ปฏิสัมพันธ์ที่ละเอียดอ่อนและไม่ได้สำรวจอื่นๆ ระหว่างท่อนาโนและหน้าสัมผัสก็อาจมีส่วนรับผิดชอบเช่นกัน นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ในระยะไกลที่ท่อนาโนคาร์บอนเดี่ยวจะเป็นตัวนำยิ่งยวดจริง ๆ แทนที่จะเป็นวัสดุที่สามารถ

นำพากระแสยิ่งยวดได้เท่านั้นเนื่องจากผลของความใกล้ชิด แต่สิ่งนี้คิดว่าไม่น่าเป็นไปได้ในปัจจุบัน

ไม่ว่าคำอธิบายจะเป็นเช่นไร งานของ Bouchiat และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นลักษณะที่สอดคล้องกันของการแพร่กระจายอิเล็กตรอนไปตามท่อนาโนอย่างสวยงาม 

credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100