הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) הפכה לדאגה קריטית כמו מכשירים אלקטרוניים מתרבים בכל היבט של החיים המודרניים.מלבושים קומפקטיים לתשתיות תקשורת בעוצמה גבוהה, קרינה אלקטרומגנטית לא רצויה יכול לזלזל ביצועים, נתונים מושחתים ואפילו להוות סיכונים בטיחותיים.חומרים מסורתיים כגון נחושת ואלומיניום מציעים הגנה אמינה אבל מגיע עם חסרונות במשקל, גמישות, ושחיתות קורוזיונית לאורך העשור האחרון, גרפן פיתח אסטרטגיות הגנה ייחודית עבור עיצוב גרפיטי מתקדם במיוחד עבור תכונות מכניות מתקדמות של ציוד מגנטיות, במיוחד עבור עיצוב מגנטיות גבוהה, אך גורם מרכזי של ציוד מגנטית, הוא גורם מרכזי של ציוד מגנטית, במיוחד עבור עיבוד מגנטית, אך החלודה מגנטית גבוהה, במיוחד עבור תכונות מכני, אך מקבל הגנה מגנטית גבוהה, אך מגיע עם שמירה על בסיס מכשיר מגנטית גבוהה, אך מגיע עם גירוי מגנטית גבוהה, אך מגיע עם גירוי מגנטית גבוהה, אך מגיע עם גירוי מגנטית, בעיקר עבור תכונות מכנית, בעיקר עבור תכונות מכנית, בעיקר עבור תכונות מכנית גבוהה, עם גירוי מגנטית גבוהה, עבור תכונות מכנית גבוהה, עבור תכונות מכניות גבוהה, אך מגיע עם גירוי מגנטיות, אך מגיע עם גירוי מגנטית, כגון ניהול מגנטיות גבוהה, כגון: גרף מרכזי של ניהול מגנטיות גבוהה, פיתוח של ניהול

הבנה של ההתערבות אלקטרומגנטית ו-Shineing Metrics

הפרעה אלקטרומגנטית מתייחסת להפרעה שנוצרת על ידי שדה אלקטרומגנטי חיצוני המפריע את פעולת המעגל האלקטרוני.מקורות נעים מקווי חשמל הסמוכים ומעברי רדיו אל המעגלים הפנימיים של מכשיר עצמו.מגן יעילות (SE), נמדדת ב decibels (dB), מסמיכת את התגברות גלי אלקטרומגנטיים כפי שהם עוברים דרך חומר מגן.

הגנה EMI יכולה להתרחש באמצעות שלושה מנגנונים עיקריים: השתקפות, ספיגה, והשתקפות מרובות. הרהורים דורש מובילי מטען ניידים (אלקטרונים חופשיים או חורים) אשר אינטראקציה עם המקרה אלקטרומגנטי גל. Absorption מסתמכת על דלקים חשמליים ו / או מגנטיים בתוך החומר שממיר אנרגיה לתוך חום.מספר ההשתקפות רלוונטיות במיוחד בעובי דק, שכבות מתוחכמות שבו פנימיות גורם לפירוק נוסף של חומר מנפח ומנפח, בעוד הפחתת יכולת העיכול.

מדוע Graphene אידיאלי עבור EMI Shielding

Graphene הוא שכבת אטומית אחת של אטומי פחמן מסודרים בלחיצות דבש דו-ממדית של דבש, תכונותיו הטבוונות להפוך אותו אטרקטיבי במיוחד עבור EMI מגן. עם מוליכות חשמלית לא פנימית מעל 105 S /m עבור דגימות prise, גרפן יכול לשקף ביעילות גלי אלקטרומגנטית.בנוסף, שטח הפנים הספציפי שלה ( ⁇ 30 m2 / g) ויחס גבוה לספק היבט נרחב עבור ספיגה מגנטית לתוך שטח מכנית (R) מורכב יותר עבור חום.

בהשוואה למגן מתכת מסורתי, גרפן מציע חיסכון משקל משמעותי - יתרון קריטי באווירה ומכשירים ניידים.בניגוד מתכות, תרכובות גרפן אינן סובלות מקורוזיה בסביבות לחות כאשר הם מלוכדים כראוי.יתר על כן, ביצועי מגן של גרפן יכול להיות מכוון על ידי שינוי המבנה הכימי שלה (למשל, באמצעות פונקציונליות או צמצום של תחמוצת גרפן) או שילוב של חומרים אחרים, תוך שמירה על פני גרף גבוה יותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך כדי שינוי רמת הגנה נמוכה יותר, כמו גם על פני פחמן גבוהה יותר, כמו גם תכונות פחמן גבוהה יותר.

תכונות עיקריות של Graphene for EMI Shielding

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) כוח מכני: 1FLT מספק עמידות וגמישות.
  • (ב) ויקרא י"א: "ה' י"א: "ה'" (בראשית כ"ד)
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אסטרטגיות עיצוב עבור Graphene- Based EMI Shielding חומרים

תכנון מגן EMI מבוסס גרפן דורש שיקול זהיר של הארכיטקטורה, ההרכב והעיבוד של החומר.הסעיפים הבאים מתווה את הגישות העיקריות שחוקרים חקרו כדי למקסם את יעילות המגן תוך שמירה על יכולת האדם.

המונחים:

הגישה הנפוצה ביותר היא לפזר גרפים גרפן (graphene nanoplatelets, מופחת oxideene oxide, או קצף גרפן) לתוך ממטריקס פולימר כגון epoxy, פוליאורטין, פוליאורתל מיתקל, או אופטימיזציה של פולימר-גרף 0.1% מנפחים יכול בקלות של עיבוד, צפיפות נמוכה, ונכסים מכניים.

מבנה רב-שכבות ורב-שכבות

חיתוך שכבות של גרפן עשיר מורכב ו insulating שכבות dielectric יכול באופן משמעותי להגביר את המגן באמצעות מספר רב של אפקטים השתקפות וקליטה.לדוגמה, מבנה כריך עם שכבת גרפן חיצונית ושכבה פנימית פולימר יכול לשקף גלים בממשק הראשון ו סופג אנרגיה חיביעה בתוך הליבה.

מבנה פורים ו Foam

יצירת רשתות גרפן תלת-ממדיות (למשל, קצף גרפן, aerogels, או ספוגים) היא אסטרטגיה עוצמתית להשגת יעילות גבוהה הגנה בדחיסות נמוכה מאוד.אדריכלות ⁇ מספקת ממשקים פנימיים מרובים עבור פיזור גל וקליטה, בעוד הגרף המתמשך של גרף בחזרה עמוד השדרה מבטיח קישוריות חשמלית.

עיצובים היברידיים והירוארכיסטים

שילוב של גרפן עם חומרים פונקציונליים אחרים יכול לדחוף ביצועים קדימה. חלקיקים מגנטיים (למשל, Fe3O4, Ni, או cobalt) מוטבעת גרפן להוסיף הפסדים מגנטיים, אשר יעילים במיוחד בתדרים נמוכים.מוליכים פולימרים (למשל, פולינרים מורכבים (S) , pEDOT:PSS) יכול להשלים את התכונות החשמליות ולשפר את תהליך אחר.

סינתזה ושיקולי עיבוד

הביצועים של מגיני EMI מבוססי גרפן קשורים באופן אינטימי לשיטת האיכות והייצור של הגרפן עצמו.מספר מסלולים סינתטיים זמינים, כל אחד עם עלויות, התנהגותיות וסקאלות.

המונחים: CVD

CVD מייצרת איכות גבוהה, גדול-area monolayer גרפן עם מעט פגמים ו מוליכות חשמלית קרוב לערך התיאורטי.עם זאת, התהליך דורש טמפרטורות גבוהות ( ⁇ 1000 מעלות צלזיוס) ו substrates מתכת (Cu, Ni), ולהעביר למטרת מטרה יכול להציג קמטים וזיהום.למרות האתגרים האלה, גרפן CVD הוא מצוין עבור מגנים שקוף, דק-סרטומי בשימוש בתצוגות או מסכים.

הפחתה כימית וגרפן Oxide Reduction

Oxidation של גרפיט ואחריו exfoliation מניב תחמוצת גרפן (GO), אשר יכול להיות כימי, תרמילי, או אלקטרוכימי מופחת לייצר תחמוצת גרפן מופחת (rGO) שיטה זו היא מדרגת ומאפשר עיבוד פתרון פתרון פתרון פתרון פתרון פתרון פתרון פתרון פתרון ריאה בדרך כלל שומר קבוצות חמצן פונקציונליות ופגמים מבניים כי להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הדחף, כגון אנת ב-דלקת ב- agonrgoncaustine או ציפוי של נייר, 000, 000, 000, או terazic.

המונחים: Liquid-Phase Exfoliation

Exfoliating גרניט ישירות ב פותרים מתאימים (למשל, N-methyl-2-pyrrolidone) באמצעות ניתוח או שילוב גבוה של שר מייצר גרפן פריזטין ללא פגמים נרחבים. שיטה זו מונעת את המחמצן המסוכן הנדרש עבור המסלול, אבל התשואות נמוכות יותר והריכוז הגרפן מוגבל.

אופטימיזציה ואפיון

מעבר למבחר חומרי, ניתן לכוון כמה פרמטרים כדי להתאים את ביצועי EMI.

« « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאמור, סף חסימה נמוך רצוי למזער את התוכן מילוי תוך השגת מוליכות מספקת.אלינג גרפן לוחות במטוס (עבור סרטים) או בכיוון מועדף (עבור קצף) יכול להגדיל באופן דרמטי את ההתנהלות לאורך ציר זה. Alignment יכול להיות מושרה על ידי מתיחה מכנית, עיבוד שדה מגנטי, או extrusion. לדוגמה, התאמת סדקים בפולימרים במרומה יכול להגדיל באופן אקראי על ידי 10B2 לטעון אותו.

התאמת והימנעות

עבור יישומים גרוטשים או מכשירים רגישים לקרינה משנית, מנגנון מגן מלוטש מחוספסת מעדיף overהשתקפות. Impedance תואם - שבו הדחף האופייני של החומר תואם מקרוב את החלל החופשי (~377 ⁇ ) - ממיני השתקפות על פני השטח הקדמי, המאפשר גלים להיכנס לחומר ולהיות מלוטש.

טכניקות אפיון

שיטות סטנדרטיות למדידה SE כוללות את שיטת הגל מונחה (באמצעות מנתח רשת וקטור) עבור דגימות קטנות, ואת שיטת coaxial המודרך (ASTM D4935) עבור חומרים מתכננים. המדידה בדרך כלל מכסה תדרים מ -30 מ"הרץ עד 18 GHz, המקיף את X- ו- Ku-band המשמשים גם מכ"ם וחוקרים תקשורת לווייניים.

יישומים באלקטרוניקה המודרנית

(ב) ,מגנים מבוססי Graphene הם מציאת דרכם למגוון רחב של יישומים. in טלפונים חכמים וטאבלטים FLT:1, סרטים גרף דק ניתן ליישם על הפנים של קדומים כדי להגן על מעגלים פנימיים חזקים מהפרעות רדיו- ⁇ , תוך הפעלת גם מפיץ חום.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות הבטחתו, EMI מבוססת גרפן מגן על כמה מכשולים עבור מסחרי נרחב (FLT:0Scalable Productionph 1) של גרפן באיכות גבוהה עלות תחרותית עם אלומיניום או צבע מוליכים נשאר חמקמק (pgicial) מבוסס על עלויות אך מוטציות (FLT:2, 000) תכונות קשות של גרף (Ferative) ללא מגבלות זמן רב (F) אשר עלולות להיות פונקציונליות גבוהה יותר מגובהו של חומרים גרף (מעגלות) ללא מגבלות על פני השטח של חומרים מטבוליזם (Doublelymprindial)

(המחקר המתמשך מתייחס לאתגרים אלה באמצעות גישות חדשניות.FLT:0Hybridization עם חומרים דו-ממדיים מתעוררים 1:1 כגון MXenes (טיtanium carbide, Ti3C2Tx) מקבל תשומת לב; MXenes מציעים גם מוליכות מתכתית או תכונות ספיגה מצוינות.

סקירה מקיפה שפורסמה ב-FLT:0) Nature Reviews MaterialsFreaLT:1 מדגישה את הפוטנציאל של מגינים מבוססי גרפן להגיע לערכים SE דומים למתכות תוך חישוב של עד עשר פעמים פחות.עוד מאמר צופה קדימה ב-FLT:2CarbonigtureFLT:3 לדון בתפקיד של למידת ניסוחים מורכבים, תוך חיזוי גילוי ביצועים גבוהים.

מסקנה

חומרים מבוססי Graphene מציעים פלטפורמה תכליתית לתכנון פתרונות מגנים אלקטרומגנטיים המתייחסים לדרישות הדוחקות של אלקטרוניקה מודרנית.על ידי ניצול מכשירים חשמליים, מכניים, תרמיים, ועל ידי שימוש באסטרטגיות עיצוב מתוחכמות - אקסוטים, רב-שכבות, קצף, היברידיות - חומרים גרפיטיים - הם להשיג יעילות כי יריבים או עולה מתכות קונבנציונליות בשבריר של משקל מתמשך, כמו אינטגרציה יעילה יותר, כמו פונקציות מתקדמות יותר, כמו אינטגרציה, כמו חומרים מתקדמים יותר, כמו פונקציות גדולות יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר של פונקציות מתקדמות יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 פונקציות מתקדמות יותר של פונקציות מתקדמות יותר, 000 פונקציות מתקדמות יותר, 000 יעיל יותר של פונקציות מתקדמות יותר, 000, 000 יעיל יותר של פונקציות מתקדמות יותר של פונקציות מתקדמות יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל יותר, 000 יעיל