निर्माण और विद्युत अलगाव में आसानी के साथ सफलता उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण को जोड़ती है
चूंकि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सार्वजनिक और व्यक्तिगत जीवन के सभी कोनों को संतृप्त करते हैं, इसलिए इंजीनियर हल्के, यांत्रिक रूप से स्थिर, लचीले और आसानी से निर्मित सामग्री को खोजने के लिए छटपटाते हैं जो मनुष्यों को अत्यधिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण से बचा सकते हैं और साथ ही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने से रोक सकते हैं।
में प्रकाशित एक सफलता की रिपोर्ट में उन्नत सामग्री-कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में क्षेत्र के इंजीनियरों में शीर्ष पत्रिका, रिवरसाइड एक अर्ध-आयामी डायनामोमेट्री फिलर का उपयोग करके एक लचीली फिल्म का वर्णन करता है जो निर्माण की आसानी के साथ उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण को जोड़ती है।
"ये उपन्यास फिल्में उच्च-आवृत्ति संचार प्रौद्योगिकियों के लिए आशाजनक हैं, जिनके लिए विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप परिरक्षण फिल्मों की आवश्यकता होती है जो लचीली, हल्की, संक्षारण प्रतिरोधी, सस्ती और विद्युत रूप से इन्सुलेट होती हैं," वरिष्ठ लेखक अलेक्जेंडर ए। बालंडिन, जो बिजली और कंप्यूटर के एक विशिष्ट प्रोफेसर हैं। यूसी रिवरसाइड के मार्लन और रोज़मैरी बॉर्न्स कॉलेज ऑफ़ इंजीनियरिंग में इंजीनियरिंग। "वे उच्च-आवृत्ति वाले रेडियोफ्रीक्वेंसी विकिरण के लिए दृढ़ता से युगल करते हैं, जबकि प्रत्यक्ष वर्तमान माप में विद्युत रूप से इन्सुलेट करते हैं।"
विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, या ईएमआई, तब होता है जब विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से संकेत एक दूसरे को पार करते हैं, प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, सेल फोन या लैपटॉप वाईफाई या यहां तक कि एक रसोई ब्लेंडर से संकेत, टीवी स्क्रीन पर स्थिर दिखाई दे सकता है। इसी तरह, एयरलाइंस लैंडिंग और टेकऑफ़ के दौरान यात्रियों को सेलफोन बंद करने का निर्देश देती है क्योंकि उनके सिग्नल नेविगेशन सिग्नल को बाधित कर सकते हैं।
इंजीनियरों ने बहुत पहले ही यह जान लिया था कि कोई भी विद्युत उपकरण संभवतः निकटवर्ती उपकरण और विकसित सामग्री के कामकाज को प्रभावित कर सकता है ताकि इलेक्ट्रॉनिक्स को हस्तक्षेप करने वाले संकेतों से अलग किया जा सके। लेकिन अब जब इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सर्वव्यापी, छोटे, वायरलेस रूप से जुड़े हुए हैं, और असंख्य आवश्यक सेवाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, तो ईएमआई के कारण होने वाली खराबी के जोखिम और अवसरों का प्रसार हो गया है, और पारंपरिक ईएमआई परिरक्षण सामग्री अक्सर अपर्याप्त हैं। अधिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का अर्थ है कि मानव अतीत की तुलना में अधिक से अधिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में है। अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए नई परिरक्षण सामग्री की आवश्यकता होगी।
बाल्डिन ने एक टीम का नेतृत्व किया जिसने असामान्य फ़िलर्स के साथ कंपोजिट के स्केलेबल संश्लेषण को विकसित किया- अर्ध-आयामी वैन डेर वाल्स सामग्री के रासायनिक रूप से छूटे हुए बंडल। कंपोज़िट्स ने विद्युत रूप से इन्सुलेट रहते हुए वर्तमान और भविष्य की संचार प्रौद्योगिकियों के लिए महत्वपूर्ण गीगाहर्ट्ज़ और सब-टेरेहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज में असाधारण ईएमआई परिरक्षण सामग्री का प्रदर्शन किया।
ग्राफीन सबसे प्रसिद्ध वैन डेर वाल्स सामग्री है। यह द्वि-आयामी है क्योंकि यह दृढ़ता से बंधे हुए परमाणुओं का एक विमान है। ग्राफीन के कई विमानों, वैन डेर वाल्स बलों द्वारा कमजोर रूप से युग्मित, एक थोक ग्रेफाइट क्रिस्टल बनाते हैं। कई वर्षों के लिए, अनुसंधान विशेष रूप से दो आयामी स्तरित वैन डेर वाल्स सामग्रियों पर केंद्रित था, जो परमाणुओं के विमानों में छूट जाते हैं।
एक आयामी वैन डेर वाल्स सामग्री में विमानों के बजाय दृढ़ता से बाध्य परमाणु श्रृंखलाएं होती हैं, जो वैन डेर वाल्स बलों द्वारा कमजोर रूप से बाध्य होती हैं। इस तरह की सामग्री दो-आयामी विमानों के बजाय सुई-जैसी "एक-आयामी" संरचनाओं में छूट जाती है। बाल्डिन समूह ने अपने असामान्य गुणों का प्रदर्शन करते हुए एक-आयामी धातुओं का अग्रणी अध्ययन किया। नए पेपर में, Balandin समूह एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करके रिपोर्ट करता है जिसे इन एक-आयामी सामग्रियों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बढ़ाया जा सकता है।
डॉक्टरेट के छात्र ज़हरा बरानी और फ़ारिबोज़ कारगर, जो एक शोध प्राध्यापक और प्रोजेक्ट साइंटिस्ट हैं, के साथ बाल्डिन के फ़ोनोन ऑप्टिमाइज्ड इंजीनियर मटेरियल, या पीओईएम सेंटर, ने ट्रांज़िशन मेटल ट्राईक्लोजेनाइड्स, या टैस का उपचार करके अद्वितीय कंपोजिट को संश्लेषित किया।3, एक स्तरित वैन डेर वाल्स सामग्री, एक अर्ध-आयामी आयामी क्रिस्टल संरचना के साथ, रसायनों के साथ जो इसे सुई की तरह बहाती है, क्वासी -1 डी वैन डेर वाल्स नैनोवायर अप करने के लिए ~ 106 से बड़े बड़े पहलू अनुपात के साथ बड़े पैमाने पर मोटी की तुलना में। पिछले शोध में, समूह ने अर्ध-1 डी टासे के बंडलों की खोज की3 परमाणु धागे उच्च-वर्तमान घनत्व का समर्थन कर सकते हैं।
“इन सामग्रियों के बहिष्कार के लिए कोई मानक नुस्खा नहीं था। मैंने क्लीवेज ऊर्जा और अन्य महत्वपूर्ण मापदंडों की जांच करते हुए उन्हें उच्च उपज के साथ एक्सफोलिएट करने के लिए कई परीक्षण और त्रुटि प्रयोग किए। मुझे पता था कि कुंजी के रूप में उच्च पहलू अनुपात के साथ बंडलों को प्राप्त करना है, क्योंकि ईएम लहरें जोड़ी के साथ लंबी और पतली किस्में बेहतर होती हैं। प्रत्येक एक्सफ़ोलिएशन कदम के बाद ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी लक्षण वर्णन की आवश्यकता होती है, ”प्रथम-लेखक बरानी ने कहा।
शोधकर्ताओं ने एक्सफ़ोलीएटेड टासे के बंडलों के साथ एक विशेष बहुलक से बने एक मैट्रिक्स को भर दिया3 एक पतली, काली फिल्म बनाने के लिए। विद्युतीय रूप से इन्सुलेट करते हुए संश्लेषित मिश्रित फिल्मों ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवरुद्ध करने में असाधारण प्रदर्शन किया। भराव के कम भार के साथ बहुलक कंपोजिट विशेष रूप से प्रभावी थे।
“कंपोजिट के विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रभावशीलता को फिलर्स के पहलू अनुपात के साथ जोड़ा जाता है। उच्च अनुपात अनुपात, महत्वपूर्ण ईएम परिरक्षण प्रदान करने के लिए आवश्यक भराव एकाग्रता कम है, “कारगर ने कहा। “यह फायदेमंद है, क्योंकि भराव सामग्री को कम करने से पॉलिमर के अंतर्निहित गुणों जैसे कि हल्के वजन और लचीलेपन का फायदा होगा। इस संबंध में, मैं कह सकता हूं कि सामग्री का यह वर्ग असाधारण है एक बार जब वे ठीक से छूट जाते हैं, तो मोटाई और लंबाई को नियंत्रित करते हैं। ”
“अंत में, मैंने उन्हें सही पाया, एक समग्र तैयार किया और ईएमआई गुणों को मापा। परिणाम आश्चर्यजनक थे: कोई विद्युत चालकता नहीं बल्कि माइक्रोमीटर मोटी फिल्मों के लिए 99.99% से अधिक ईएमआई परिरक्षण, ”बरानी ने कहा।
अर्ध-1 डी वैन डेर वाल्स धातु भराव सस्ते और बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जा सकता है। बालान्डिन ने कहा कि अर्ध-1 डी वैन डेर वाल्स सामग्री के परमाणु बंडलों पर व्यक्तिगत कंडक्टर के रूप में शोध, और ऐसी सामग्रियों के साथ कंपोजिट अभी शुरुआत है।
"मुझे यकीन है कि हम जल्द ही अर्ध-1 डी वैन डेर वाल्स सामग्री के साथ बहुत प्रगति देखेंगे, जैसा कि अर्ध-2D सामग्री के साथ हुआ था," उन्होंने कहा।
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बरनी, करगर, और बाल्डिन को यासमीन गफौरी, सुभाजित घोष, कोनराड गॉडज़िस्वेस्की, सबा सीमेदमौहुद्दरबघानी, येवैन यशशिशिन, ग्रेज़गोरज़ साइवी-स्की सेर्गेई रुम्यन्तेसेव, और टीना टी सलागुएरो के शोध में शामिल किया गया था। कागज कहा जाता है, "विद्युत-इन्सुलेटिंग लचीले फिल्म्स विद क्वैसी-वन-डायमेंशनल वैन-डेर-वाल्स फिलर्स के रूप में कुशल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक शील्ड्स के रूप में गीगाहर्ट्ज और सब-थेज फ्रीक्वेंसी बैंड्स।"
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