ஜர்னல் ஆஃப் நானோமெடிசின் & பயோதெரபியூடிக் டிஸ்கவரி
திறந்த அணுகல்

சுருக்கம்

கிராபெனுடன் அரிப்பு பாதுகாப்பு

பி. முன்சிங்

கோட்பாட்டளவில் கிராஃபைட்டின் அணு அடுக்கு கிராபெனின், இப்போது பெரிய தொழில்துறை அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படலாம். இந்த செயல்முறைகளில் பெரும்பாலானவை சில அடுக்கு கிராபெனை உருவாக்குகின்றன. ஆறாவது உறுப்பு வெவ்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு குறிப்பிட்ட வடிவமைக்கப்பட்ட பண்புகளுடன் பல்வேறு வகையான கிராபெனை உற்பத்தி செய்வதற்கான தனியுரிமை செயல்முறையை நிறுவியுள்ளது. கரைப்பான் அடிப்படையிலான அரிப்பு பாதுகாப்பு பூச்சு அமைப்புகளில் துத்தநாகத்தைக் குறைப்பதை மையமாகக் கொண்டு பூச்சுகளில் கிராபெனை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பது குறித்த ஆராய்ச்சி ஏற்கனவே 2013 இல் தொடங்கியது. உயர் துத்தநாக உள்ளடக்கம் கொண்ட நிலையான ப்ரைமர்களில், துத்தநாகம் கத்தோடிக் தியாக லேயராக செயல்படுகிறது, ஏனெனில் துத்தநாகம் மிகவும் இழிவான உலோகமாகும், எனவே அடியில் உள்ள உலோக அடி மூலக்கூறைப் பாதுகாக்கிறது. துத்தநாகம் மேலும் மேலும் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படும் போது, ​​துத்தநாக ஆக்சைடு ஒரு தடையை உருவாக்குகிறது, இது உலோக அடி மூலக்கூறுக்கு சுற்றியுள்ள ஊடகத்தின் (நீர், உப்பு) தாக்குதலைத் தடுக்கிறது. ஒரு கிராபெனின் வகையை வடிவமைப்பது, கணினியின் எந்த கத்தோடிக் செயல்பாட்டையும் ஆதரிக்கும் அளவுக்கு மின் கடத்துத்திறன் கொண்டது மற்றும் பேட்டரி கலத்தை உற்பத்தி செய்யாமல் ஒரு தடையாக செயல்படுவது என்பது இப்போது யோசனையாக இருந்தது. பூச்சுத் தொழிலில் பயன்படுத்தப்படும் நிலையான உபகரணங்களைக் கொண்டு அத்தகைய கிராபெனைச் செயலாக்க முடியும் என்பது மற்றொரு தேவை. சீனாவில் தொழில்துறை பங்குதாரரான Toppen Co உடன் இணைந்து, கிராபெனின் வகை SE1132 உருவாக்கப்பட்டது. இது நடுத்தர கடத்துத்திறன் கொண்ட சில அடுக்கு கிராபென் ஆகும். எபோக்சி ப்ரைமர் அமைப்பில் 1 % SE1132 ஐச் சேர்ப்பது மற்றும் துத்தநாக உள்ளடக்கத்தை 25 % ஆகக் குறைப்பது (உலர்ந்த பொருளின் அடிப்படையில்) நிலையான துத்தநாகம் நிறைந்த எபோக்சி ப்ரைமருடன் ஒப்பிடும்போது உப்பு தெளிப்பு சோதனை மற்றும் நீர் ஒடுக்கம் சோதனை ஆகியவற்றில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களைக் காட்டுகிறது. அத்தகைய அமைப்பின் அரிப்பு மின்னோட்டத்தை அளவிடுவதன் மூலம் முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த வளர்ச்சிக்காக ஆறாவது உறுப்புக்கு சீனாவிலும் அமெரிக்காவிலும் காப்புரிமை வழங்கப்பட்டது. சீன அதிகாரிகளின் சுயாதீன சோதனைகளின் அடிப்படையில் இந்த அமைப்பு) ஆஃப்-ஷோர் பயன்பாடுகளுக்கு அங்கீகரிக்கப்பட்டது, முதலில் 2015 ஆம் ஆண்டில் ஆஃப்-ஷோர் காற்றாலை ஆற்றல் கோபுரத்தின் எஃகு கட்டுமானத்தைப் பாதுகாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

சமீபத்தில், கூடுதல் நிறமிகளுடன் துத்தநாகத்தையும் கொண்டிருக்கும் புதிய ப்ரைமர்கள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த ப்ரைமர்கள் சர்வதேச தர ஆவணத்தில் (ISO 12944-2018) அமைக்கப்பட்டுள்ள அரிப்பு பாதுகாப்புக்கான சமீபத்திய தேவைகளை பூர்த்தி செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. துரதிர்ஷ்டவசமாக, பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் துத்தநாகப் பொடி போன்ற துத்தநாகப் பொருட்கள், நீர்வாழ் உயிரினங்களுக்கு மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை. எனவே கடல் சூழல்களில் உள்ள பயனர்கள் அதிக அளவில் துத்தநாக உள்ளடக்கம் கொண்ட ப்ரைமர்களை கோருகின்றனர்.

இங்குதான் கிராஃபைட்டின் ஒற்றை அடுக்கு வடிவமான கிராபெனின் செயல்பாட்டுக்கு வருகிறது. இந்த பொருள் முதன்முதலில் 2004 இல் கண்டறியப்பட்டது, மேலும் அதன் விதிவிலக்கான இயந்திர வலிமை, அதன் சிறந்த மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் பண்புகளுடன், பலவிதமான பயன்பாடுகளுக்கு கவர்ச்சிகரமானதாக அமைகிறது. கிராபெனின் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளை உறிஞ்சி அதன் கார்பன் அணுக்களுடன் வெவ்வேறு வேதியியல் குழுக்களை பிணைப்பதன் மூலம் செயல்பட முடியும்.

கடந்த 15 ஆண்டுகளில், விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியியலாளர்கள் தொழில்துறையில் கிராபெனை உற்பத்தி செய்வதற்கான பல வழிகளை உருவாக்கியுள்ளனர். எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் உள்ள பயன்பாடுகளுக்கு, கார்பன் நிறைந்த வளிமண்டலத்தில் தொடங்கி, ஒரு அடுக்கு கார்பன் அணுக்களை அடி மூலக்கூறு மீது வைக்கும் இரசாயன நீராவி வெளியேற்றம் (CVD), பொதுவாக உயர் மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட கிராபெனின் தாள்களை உருவாக்கப் பயன்படுகிறது. மற்றொரு பொதுவான வழி, மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஹம்மர்ஸ் முறையைப் பயன்படுத்துவதாகும், இதில் கிராஃபைட் முதலில் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, பின்னர், மந்த வளிமண்டலத்தில் மேற்கொள்ளப்படும் குறைப்பு படிகள் மூலம், பல்வேறு கிராபெனின் வகைகள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. பிற முறைகளில் தனியுரிம மின்வேதியியல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி கிராபெனின் அடுக்குகளை உரித்தல் அல்லது உரித்தல் ஆகியவை அடங்கும்.

CVD தவிர, இந்த முறைகள் சில அடுக்கு கிராபெனின் தயாரிப்புகளை உற்பத்தி செய்ய முனைகின்றன, அவை தூள் அல்லது கரைப்பான்கள், நீர் மற்றும் பாலிமர் அமைப்புகளில் சிதறடிக்கப்படுகின்றன. ஒரு சில அடுக்கு கிராபெனின் உற்பத்தியின் முதன்மைத் துகள்கள் 1 µm முதல் 50 µm க்கும் அதிகமான பக்கவாட்டு அளவுகளைக் கொண்டிருக்கலாம், அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து சில நானோமீட்டர்கள் வரை தடிமன் இருக்கும். இந்த தயாரிப்புகள் தூய கிராபெனின் இல்லை என்றாலும், அவற்றின் மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் அவற்றின் இயந்திர பண்புகள் தூய பொருளின் பண்புகளுடன் மிகவும் ஒத்திருக்கிறது. முக்கியமாக, அரிப்பு-பாதுகாப்பு நோக்கங்களுக்காக அவை நெருக்கமாக உள்ளன.

அரிப்பு, இந்த வார்த்தையின் மிகவும் பொதுவான பயன்பாட்டில், உலோகத்தின் மின்வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றம் (பொதுவாக எஃகு) ஆக்ஸிஜன், சல்பேட்டுகள் அல்லது குளோரைடுகள் போன்ற ஆக்ஸிஜனேற்றத்துடன் வேதியியல் ரீதியாக நிலையான உலோக உப்புகளை உருவாக்குகிறது - அதாவது துரு. ஒரு கடத்தும் பொருளாக இருப்பதால், கிராபெனின் மின் வேதியியல் எதிர்வினையை (இரண்டாவது நிரப்பு எதிர்ப்பு அரிப்பு நிறமியுடன்) சாதகமான முறையில் பாதிக்கிறது, அதாவது குறைந்த துரு. கிராபெனின் தடை பண்புகள் இந்த விளைவை ஆதரிக்கின்றன. கூடுதலாக, கிராபெனின் அடி மூலக்கூறுகளுக்கு பூச்சு அமைப்பில் பைண்டரின் ஒட்டுதலை வலுப்படுத்த முடியும். அடி மூலக்கூறுகளைத் தாக்கும் (உப்பு) நீர், அடி மூலக்கூறிலிருந்து பாதுகாப்புப் பூச்சுகளைப் பிரிப்பதைத் தடுக்க இது உதவுகிறது.