مغنطيسي مغناطيسي بدرجة حرارة الغرفة Sr3YCo4O10 + ومركبات البولي فينيل فلوريد المقوى بالأسود الكربوني نحو حماية عالية الأداء من التداخل الكهرومغناطيسي
سوبود غانيسانبوتي
268-341 دقيقة
(مصدر: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.9b00454# )
نبذة مختصرة
في هذه الدراسة ، قمنا بتصنيع مركبات موصلة لأسود الكربون (CB) ، ومغناطيسية حديدية بدرجة حرارة الغرفة Sr3YCo4O10 + δ (SYCO) و polyvinylidenefluoride (PVDF) لأول مرة بطريقة خلط المحلول والتخثر. أثناء عملية التنوي لـ PVDF ، يسهل وجود SYCO و CB بشكل فردي تبلور المرحلتين القطبية β و شبه القطبية جنبًا إلى جنب مع مرحلة α غير القطبية في PVDF. تم رفع الموصلية الكهربائية للتيار المستمر لـ PVDF من 1.54 × 10-8 إلى 9.97 S / m مع إضافة 30 wt % من CB ، وهي ثابتة تقريبًا فيما يتعلق بمحتوى SYCO. تمتلك مركبات PVDF / CB / SYCO (PCS) سماحية عالية وتنوعها يتوافق مع محتوى المراحل القطبية في PVDF. علاوة على ذلك ، فإن أطياف السماحية والنفاذية المعقدة من 10 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز تشير إلى أن خسارة العزل الكهربائي تملي على الفقد المغناطيسي في هذه المركبات. فعالية التدريع بالتداخل الكهرومغناطيسي (EMI SE) لمركبات PCS أعلى من تلك الخاصة بمركبات PVDF / CB و PVDF / SYCO في منطقة 8.2-18 جيجا هرتز. تعمل إضافة SYCO في مصفوفة PVDF / CB على تعزيز الحماية عن طريق الامتصاص المسيطر مع الحد الأدنى من الانعكاس. يشير تحليل آلية التدريع إلى أنه بالإضافة إلى الخسائر المغناطيسية والتوصيل بسبب CB و SYCO ، على التوالي ، فإن التآزر بين CB و SYCO و PVDF يعزز التدريع من خلال مطابقة معاوقة الإدخال بمقاومة المساحة الحرة ، مما يعزز الانعكاسات الداخلية المتعددة من SYCO والامتصاص اللاحق بواسطة CB ، وخسائر التيار الدوامة ، وخسائر التخميد العازل ، وخسائر الاستقطاب البيني ، وما إلى ذلك. تؤدي هذه الآليات المختلفة إلى تحسين EMI SE بمقدار 50.2 ديسيبل لمركب PCS-40 بسماكة 2.5 مم.
منذ الثورة الإلكترونية ، أصبحت الأجهزة الإلكترونية جزءًا لا غنى عنه في حياة الإنسان العادي. إن الزيادة السريعة في استخدام مثل هذه الأجهزة وكذلك الأدوات التي تتعامل مع الموجات الكهرومغناطيسية (EM) تولد مشكلة خطيرة في التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). حوّل العلماء انتباههم نحو EMI حيث بدأت الأجهزة في النمو بشكل أصغر وأكثر ذكاءً. في الوقت الحاضر ، فيما يتعلق بالضرورة والتطبيق ، يتم تخصيص ترددات مختلفة في نطاقات تردد الميكروويف لأغراض مختلفة ، وخاصة للاتصالات. نتيجة للاستخدام المكثف لمثل هذه الأجهزة الكهرومغناطيسية ، يتم إشعاع كمية هائلة من الطاقة غير المرغوب فيها في المناطق المحيطة. وبسبب هذا ، فإن جميع الكائنات الحية وكذلك الأجهزة غارقة في التعرض لهذا الغلاف الجوي الإشعاعي. بسبب هذا التعرض الطويل الأمد لمثل هذا الإشعاع ، فإن الآثار البيولوجية الضارة مثل كسر الحمض النووي ، وضعف جهاز المناعة البيولوجي ، (1) سرطان الدم والسرطان (2،3) وما إلى ذلك والتأثيرات التكنولوجية مثل تعطل الأجهزة وتسرب المعلومات و وهكذا دواليك. يعد التدريع أحد أفضل العلاجات لتجنب أو بالأحرى تقليل مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي ، لأن فعاليته تعتمد بشكل أساسي على أداء المواد المستخدمة كدرع ولأنه يمكن ضبطه بدقة أو تفصيله من خلال الاستفادة من التقنيات المتقدمة الحالية. [4− 8)
لا تعتمد المعايير الأساسية لاختيار مادة حماية فعالة على قدرتها على حماية الأجهزة من الإشارات الخارجية الشاردة فحسب ، بل تعتمد أيضًا على قدرتها على تحسين الانبعاثات من الأجهزة إلى قيمة أقل. يمكن تحقيق ذلك إما عن طريق عكس و / أو امتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية. الانعكاس ، الذي يحدث مسبقًا ، هو نتيجة تفاعلات كبيرة لإشارات EM مع حاملات الشحن الموجودة في مواد التدريع. نتيجة لذلك ، من المتوقع أن تكون مواد التدريع موصلة كهربائيًا. يحدث الامتصاص ، الذي يعتبر طريقة صديقة للبيئة لحماية الإشعاع الكهرومغناطيسي بمجرد دخول الإشارات إلى الدرع ، نتيجة لتفاعل الإشعاع مع الأسوار الكهربائية والمغناطيسية ثنائية القطب فيها. [8) من أجل الدخول الإشعاع في المادة ، يجب أن يكون لها مقاومة إدخال مطابقة لمقاومة الفضاء الحر. بشكل عام ، ينشأ توهين الطاقة الكهرومغناطيسي داخل المواد بشكل أساسي بسبب فقدان العزل الكهربائي وفقدان المغناطيسية وتأثيرها التآزري. يعتمد فقدان العزل الكهربائي بشكل أساسي على فقدان التوصيل وفقدان الاسترخاء. تحت مجال EM بالتناوب ، تخضع ثنائيات الأقطاب الموجودة في المواقع والواجهات المعيبة للتذبذب وتؤدي إلى فقدان الاسترخاء. في المواد غير المتجانسة ، يكون لاستقطاب ماكسويل-واجنر-سيلارز (MWS) مساهمة أكبر في خسائر الاستقطاب. ينشأ الخسارة المغناطيسية بشكل أساسي من الرنين المغناطيسي ، وفقدان التباطؤ ، وفقدان التيار الدوامي ، وخسارة المغناطيسية بعد التأثير. (2) بالإضافة إلى هذه الانعكاسات الداخلية المتعددة التي تحدث في الواجهات أو مراكز الخلل داخل المادة تساهم أيضًا في حماية EMI . ومع ذلك ، فإن معظم المواد ، التي تكفي لمتطلبات الخصائص الكهربائية والمغناطيسية الضرورية ، تفتقر إلى المرونة الميكانيكية التي تمنع استخدامها المباشر في تطبيقات التدريع EMI. في ظل هذه الظروف ، فإن إضافة مواد بوليمر مناسبة توفر المرونة الميكانيكية وقابلية الانضغاط وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى أنها تساعد في تشكيل الدرع إلى الأشكال المرغوبة. يعتمد اختيار البوليمر فقط على متطلبات الفرد. وبالتالي ، يمكن تصنيع مادة مركبة فعالة عن طريق إضافة مادة حشو واحدة أو أكثر لها خصائص كهربائية ومغناطيسية مناسبة في مصفوفة بوليمر مناسبة.
تمت دراسة التوليفات التي لا حصر لها باستخدام تباديل مختلفة من البوليمرات والمواد الموصلة والمواد المغناطيسية التي تهدف إلى تطبيقات خاصة. من بين اختيار البوليمرات ، يعتبر البولي فينيل فلوريد (PVDF) من اللدائن الحرارية السائدة تقنيًا مع أكبر معاملات بيزو وكهرباء حرارية جنبًا إلى جنب مع المقاومة الكيميائية والحرارية المتميزة. يتم استخدام PVDF العازلة وغير المغناطيسية على نطاق واسع لتطبيقات التدريع EMI عن طريق إضافة حشوات مناسبة تحمل هذه الخصائص لأن هذه هي المتطلبات الضرورية لتوهين الموجة الكهرومغناطيسية. يوجد PVDF في خمسة أشكال متعددة الأشكال (α و β و γ و δ و ε) ، والتي تعد α و β و أهم أشكالها. طور α غير القطبي بخلية وحدة أحادية الميل هو الطور الموجود بشكل شائع بتشكيل سلسلة عبر-غوش (TGTG̅) في حين أن المرحلة pol عالية القطبية التي تتبلور إلى خلية وحدة متعامدة الشكل لها جميع التشكل (TTTT). يحتوي الشكل شبه القطبي متعدد الأشكال الذي يتكون تحت ضغط ودرجة حرارة مرتفعين أيضًا على خلية وحدة تقويمية ولكن بها سلسلة T3GT3G̅. المرحلتان المتبقيتان δ و هما النظائر القطبية والمضادة للقطب لشكل α و ، على التوالي. [9-11) في الآونة الأخيرة ، يتم إجراء دراسات بحثية نشطة لتكوين PVDF في طور β متعدد الأشكال ، متبعًا طبيعته القطبية مما يجعله إنها مناسبة لتطبيقات كهرضغطية ، كهروحرارية ، وعازلة. غالبًا ما يتم تتبع دمج الطين النانوي المعدل عضوياً ، (12) صفائح الجرافين ، (13) الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران الوظيفية ، (9،14) الجسيمات النانوية المعدنية ، (15،16) والجسيمات النانوية الفريتية في مصفوفة PVDF من طرق تحقيق التبلور. لأول مرة ، ديبا وآخرون. درس تأثير حجم الجسيمات لمركب بيروفسكايت مزدوج La0.5Sr0.5CoO3 − δ (LSCO) على تبلور طور PVDF والخواص العازلة الناتجة عن مركبات PVDF / LSCO. (17) على الرغم من وجود دراسات حول تباين طور PVDF / LSCO. الخصائص العازلة مع تغيير طور PVDF ، (18) لم يتم التحقيق في تأثيرها على التدريع EMI حتى الآن.
إن الاهتمام الأساسي بحشو مغناطيسي جيد يذهب دائمًا إلى مواد الفريت نظرًا لفقدها المغناطيسي الأفضل. كانت هناك دراسات مكثفة حول أداء التدريع الكهرومغناطيسي لمركبات البوليمر المضاف إليها الفريت وللتحقق من اعتماد حجمها وشكلها على التدريع. تطبيقات مثل تكنولوجيا التخفي عن الرادار. يعتبر تصنيع المركبات الهجينة للمواد الموصلة والمغناطيسية استراتيجية معتمدة على نطاق واسع لتحسين أداء امتصاص الميكروويف وعرض النطاق الترددي. هناك العديد من التقارير حول المواد المهجنة القائمة على الجرافين المدمجة مع مواد مختلفة من الفريت. تعد مجموعات NiFe2O4 في الجرافين المشبع بالنيتروجين (25) ومركبات Fe3O4 التي تحتوي على حشو مغناطيسي مكون من أكسيد الجرافين المختزل (rGO) أمثلة لمثل هذه المواد الهجينة التي تُظهر امتصاصًا فعالًا للميكروويف مع عرض نطاق ترددي محسن. على الرغم من أن عائلة البيروفسكايت المحتوية على الكوبالت التي تحتوي على الأكسجين تشتمل على أعضاء لديهم خصائص مغناطيسية مماثلة ، إلا أن خاصية الحماية EMI الخاصة بهم هي الأقل استكشافًا. درس ديجيث وزملاؤه (27) خصائص التدريع بالموجات الدقيقة لمركب يعاني من نقص الأكسجين La0.5Sr0.5CoO3 − δ - مركبات الإيبوكسي لتطبيقات التدريع بالميكروويف. أحد العوامل الرئيسية التي تحد من تطبيقها هو درجة حرارة كوري المنخفضة ، وبالتالي ، فإن هذه المواد ليست مناسبة للتطبيقات في درجة حرارة الغرفة. (28) قام Cao et al. (29) بتجميع مركب Co3O4 @ rGO / SiO2 يشبه الزهرة عرض أداء MA في درجات الحرارة العالية. في معظم المواد المغناطيسية والموصلية التي تحتوي على مركبات ، بالإضافة إلى فقدان التوصيل والمغناطيسية ، يعزز تآزرها أيضًا امتصاص الميكروويف. تم العثور على المركب Sr3YCo4O10 + (SYCO) على أنه يُظهر المغناطيسية الحديدية مع أعلى درجة حرارة انتقالية (Tc = 335 K) مقارنةً بأكسيد الكوبالت بيروفسكايت الآخر. المواقع التي تحتلها شركة أيونات. حالات الدوران المختلفة لأيونات Co بسبب حالات الأكسدة المختلفة ، والمجال البلوري المحيط ، ورقم التنسيق ، ونوع الأيونات المجاورة هي السبب بلا منازع للمغناطيسية الملحوظة في هذه الفئة من المركبات. [34) في هذه الدراسة ، امتصاص الميكروويف الفعال تم تصنيع المواد المركبة من خلال تقوية PVDF باستخدام أسود الكربون الموصّل الفعال من حيث التكلفة (CB) والمغناطيسي SYCO عن طريق خلط المحلول البسيط وإجراء التخثر. تمت دراسة تحسين امتصاص الميكروويف للمادة المركبة مع إضافة SYCO وآلية عملها. أيضًا ، تمت مناقشة دور دمج SYCO و CB في تبلور طور PVDF وتأثيره على حماية EMI بالتفصيل.
الهيكل والصرف
تمت دراسة التركيب البلوري للمركب المُصنَّع والمركبات المُصنَّعة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وترد الأنماط في الشكل 1. وقد لوحظت قمم الانعراج عند 33.0 درجة ، و 40.8 درجة ، و 47.4 درجة ، و 59.1 درجة ، و 69.5 درجة ، و تم تخصيص 79.1 درجة ، على التوالي ، للانعكاسات من طائرات (204) و (224) و (008) و (228) و (408) و (604) من SYCO (ICDD: 01-078-4256). لم يلاحظ أي انعكاسات مقابلة لمراحل أخرى في أنماط XRD مما يشير إلى تبلور جيد ونقاء طور للمركب. يمكن فهرسة الأنماط بناءً على التركيب البلوري رباعي الزوايا مع وجود مجموعة فضاء I4 / mmm لها معلمات شعرية محسّنة أ = 7.645 (4) Å و c = 15.348 (5) Å. بعد تصنيع المواد المركبة عن طريق خلط SYCO في مصفوفة الكمبيوتر الشخصي ، تُظهر الكثافة النسبية لقمم PVDF و CB انخفاضًا تدريجيًا بينما تُظهر كثافة SYCO زيادة تدريجية. يشير هذا إلى الدمج الفعال لـ SYCO في مصفوفة الكمبيوتر الشخصي دون أي خسارة قد تحدث أثناء عملية التخثر.
شكل 1
الشكل 1. أنماط XRD لمركبات SYCO و PVDF و CB و PCS.
تمت دراسة التشكل السطحي وتوحيد تشتت الحشو في المصفوفة باستخدام تحليل المجهر الإلكتروني لمسح انبعاث الحقل (FESEM). يوضح التشكل السطحي لـ SYCO (الشكل S1) أنه يشكل بنية متكتلة مع حبيبات غير منتظمة. يتم عرض صور SEM لعدد قليل من مركبات PCS في الشكل 2. الشبكات المتصلة التي شكلتها CB واضحة من الصور السطحية والكسر لأجهزة الكمبيوتر ، PCS-10 ، و PCS-40 المركبة (الشكل 2 أ-و). لا يوجد تكتل جسيمي لوحظ على سطح مركب PCS-10 وهو منتظم. ومع ذلك ، في حالة الحد الأقصى من PCS-40 المركب المحمّل بـ SYCO ، تحتوي الأسطح العلوية على جزيئات SYCO في أشكال عنقودية. يشير السطح المكسور للمركب المدروس بالكامل إلى تشتت منتظم تقريبًا للحشو في مصفوفة البوليمر. هنا ، في حالة مواد الحشو ذات الميل العالي لتكوين الركام ، يعتبر التخثر السريع طريقة فعالة لإزالة المذيبات لأنه يمكن أن يتجنب ترسب الجزيئات التي قد تحدث أثناء تبخر المذيب.
الشكل 2
الشكل 2. صور SEM لأسطح (a) PC ، (c) PCS-10 ، (e) PCS-40 ، والسطح المكسور لـ (b) PC ، (d) PCS-10 ، و (f) PCS- 40 مركب.
يُظهر تحليل XPS وجود أيونات Co2 + و Co3 + كحالات السطح في شبكة SYCO مع نسبة Co3 + / Co2 + المولية 0.53. يتم إعطاء الأطياف في الشكل S2. تمت دراسة اعتماد المغنطة على درجة الحرارة واستجابتها للمجال متساوي الحرارة باستخدام مقياس المغنطيسية لعينة الاهتزاز (VSM). يشير منحنى الاستجابة (الشكل S3a ، b) إلى أن المركب يُظهر المغناطيسية الحديدية بدرجة حرارة انتقال عالية تبلغ 335 كلفن. يتم توفير التحليل التفصيلي لأطياف XPS ومنحنى استجابة VSM في المعلومات الداعمة.
تحديد مراحل النشاط الكهربائي
غالبًا ما تستخدم تقنيات التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) وتقنيات تشتت الأشعة السينية بزاوية واسعة (WAXS) لتحديد المراحل المتبلورة في PVDF. ومع ذلك ، من الصعب التمييز بين مراحل α و وأنماط WAXS. وبالمثل ، فإن بعض أوضاع FTIR متشابهة لكل من المرحلتين و. ومن ثم فإن الجمع بين هاتين التقنيتين ضروري لتحديد تحديد المرحلة الدقيق في PVDF.
أنماط WAXS من PVDF ، PC ، PCS-30 ، و PVDF مع 30 وزن % من SYCO (S: 30 wt %) موضحة في الشكل 3. قمم الحيود الملاحظة حوالي 17.9 درجة ، 18.5 درجة ، 20.2 درجة وزوايا 26.5 درجة 2 درجة. ذروة الانعكاس المكثف حوالي 20 درجة شائعة لمراحل α و و من PVDF. بالنسبة للشكل النقي ، تم الإبلاغ عن قمة واحدة فقط عند 20.3 درجة وتعزى إلى الانعكاسات المجمعة من طائرتها (110) و (200). (17 ، 35) تعتبر الذروة المرصودة حوالي 26.5 درجة انعكاسًا مميزًا لـ α المرحلة وهي موجودة في جميع المركبات. في المركبات المحتوية على CB ، تُظهر هذه الذروة اتساعًا بسبب تراكب XRD من (200) طائرة من CB ، والتي تبلغ حوالي 25.6 درجة. [36) من بين الانعكاسين الآخرين ، أحدهما عند 17.9 درجة يرجع إلى (100) ) قد تكون طائرات α وغيرها عند 18.5 درجة بسبب (020) α و / أو طائرات. (37) توجد انعكاسات SYCO عند 11.7 درجة و 21.0 درجة و 23.4 درجة (ICDD: 01-078-4256) في المركبات التي تحتوي على SYCO.
الشكل 3
الشكل 3. أنماط WAXS من PVDF والكمبيوتر الشخصي (C: 30 wt %) و S: 30 wt % و PCS-30.
تم تمييز المركبات باستخدام التحليل الطيفي FTIR للانعكاس الكلي المخفف. يظهر الشكل 4 أ المساهمة الفردية لـ SYCO و CB على تنوي PVDF. بالنسبة لـ PVDF المخلوط الذائب ، فإن نطاقات الامتصاص القوية عند 483 و 530 و 613 و 761 و 795 و 976 سم -1 تنبع من المرحلة α. (9 ، 10 ، 13 ، 18 ، 35 ، 37 ، 38). 613 و 761 سم -1 بسبب حركات الانحناء والهيكل العظمي CF2 في PVDF وعند 795 و 976 سم -1 تتوافق مع حركة هزاز CH2. يُظهر نطاق الامتصاص المميز للطور القطبي والطور شبه القطبي عند 840 سم -1 (حركة تمدد CH2 و CF2) زيادة في الكثافة مع إضافة SYCO من 20 إلى 40 بالوزن % وأيضًا مع محتوى CB. ومع ذلك ، فقد تم قبول مؤخرًا أنه بالنسبة لـ PVDF ، سيظهر هذا النطاق كحزام كتف بطول 833 سم -1. (35) شريط آخر ، والذي يمثل أيضًا طور β و عند 510 سم -1 ، يظهر زيادة مع إضافة SYCO ولكن لا يوجد اختلاف كبير مع محتوى CB. زادت شدة الامتصاص عند 1232 سم -1 المقابلة لمرحلة مع SYCO و CB وأيضًا ينشأ الامتصاص عند 1275 سم -1 بسبب حركة هز CH2 ، والتي تميز فقط المرحلة المتزايدة مع CB و SYCO. هذه الملاحظات جنبًا إلى جنب مع انخفاض شدة نطاقات الامتصاص α عند 530 و 613 و 761 و 795 سم -1 مع تحميل حشو تشير أيضًا إلى أن هذين الحشوين يسهلان بشكل فردي تنوي الطور القطبي والطور شبه القطبي في PVDF. لا يوجد اختلاف كبير في شدة الامتصاص 871 سم -1 بسبب حركة الانحناء CF-CF-CH-CF ولكنه يتحول إلى 875 سم -1 مع تحميل الحشو بسبب تفاعلات محددة.
الشكل 4
الشكل 4. أطياف FTIR لـ (أ) PVDF مع اختلاف وزن % من CB و SYCO و (ب) مركبات PCS.
الخصائص الميكانيكية
يوضح الشكل 5 أ منحنى الإجهاد والانفعال لمركبات PCS التي تمت دراستها في درجة حرارة الغرفة. يتم حساب معامل Young ، والاستطالة عند الكسر ، وقوة الشد ، وصلابة المواد من مخططات الإجهاد والانفعال والموضحة في الشكل 5 ب-د. يزداد معامل Young للمركبات مع محتوى SYCO ، أي أن الضغط المطلوب لإنتاج إجهاد الوحدة في المركبات يزداد كلما زاد محتوى الحشو. قد يكون هذا بسبب الطبيعة الأكثر إحكاما للمركبات ذات التحميل العالي للحشو الذي حدث أثناء الضغط الساخن. من المخطط الشريطي ، يمكن تحديد أن قوة الشد للمركبات تزداد مع محتوى SYCO ، ومع ذلك ، فإن الاستطالة عند الكسر تتناقص مع تركيز SYCO. هذه الملاحظات ترجع أيضًا إلى صلابة المركبات. قد يُعزى انخفاض قيمة المتانة مع محتوى SYCO إلى نقص مناطق الواجهة القادرة على نقل الضغط المطبق عبر المركبات. [9) قد تكون القيمة المنخفضة لمعامل Young لـ PVDF مقارنة بالتقارير الأخرى بسبب حالة المعالجة مثل الضغط ودرجة الحرارة والمدة الزمنية.
الشكل 5
الشكل 5. (أ) مخطط الإجهاد والانفعال ، (ب) معامل يونغ ، (ج) المتانة وقوة الشد ، و (د) الاستطالة عند كسر مركبات PCS.
التوصيل الكهربائي
الموصلية الكهربائية للمادة لها دور إيجابي في كفاءة التدريع EMI. عندما يصل محتوى مادة الحشو الموصلة إلى عتبة الترشيح الكهربائي ، فإنها تشكل شبكة موصلة. هنا ، تنتج موصلية المواد المركبة من CB ومن الضروري تحديد ما إذا كانت الموصلية يتم الحفاظ عليها حتى بعد إضافة SYCO. لاستكشاف هذا الأمر ، تمت دراسة موصلية التيار المستمر في درجة حرارة الغرفة وهي موضحة في الشكل 6. تبلغ قيمة التوصيلية للتيار المستمر لـ PVDF النقي 1.54 × 10-8 S / m وتزداد إلى 9.97 S / m مع إضافة 30 wt % من CB (PC) ويتم الاحتفاظ بها دون تغيير تقريبًا مع محتوى SYCO. عند إضافة 40 wt % من SYCO (PCS-40) إلى جهاز الكمبيوتر ، تُظهر قيمة التوصيل انخفاضًا طفيفًا إلى 8.46 S / m. لكي تكون المادة مناسبة للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي ، يجب أن يكون حجم الموصلية الكهربائية لها على الأقل 1 S / م. (40،41) هنا ، تحقق شبكة CB هذه القيمة الهامشية.
الشكل 6
الشكل 6. الموصلية الكهربائية DC لمركبات PCS.
الخصائص العازلة والمغناطيسية
تحدد سماحية ونفاذية المواد استجابتها في المجال الكهرومغناطيسي. يرتبط امتصاص الموجة الكهرمغنطيسية بواسطة مادة ما ارتباطًا مباشرًا بالسماحية المعقدة εr = ε ′ - jε ″ والنفاذية المعقدة μr = μ ′ - j ″. الجزء الحقيقي من السماحية (ε ′) والنفاذية (μ ′) يفسر الطاقة الكامنة المقيدة للمادة ، في حين أن الجزء التخيلي من هاتين الكميتين (ε ″ و μ ″) يعطي تبديد الطاقة.
يوضح الشكل 7 أ ، ب منحنى تشتت التردد للسماحية والنفاذية ضمن مدى التردد من 10 ميجاهرتز إلى 1 جيجاهرتز عند درجة حرارة الغرفة. ε ′ لمركب الكمبيوتر الشخصي أعلى بحوالي 102 مرة من مثيله في PVDF. قد يُعزى هذا الارتفاع المفاجئ في السماحية إلى زيادة التوصيلية لمركب الكمبيوتر الشخصي مقارنةً بـ PVDF. يتم التباين في السماحية مع إضافة SYCO وفقًا لسببين ، أحدهما يرجع إلى المراحل القطبية المتبلورة لـ PVDF التي يسببها CB و SYCO والآخر يرجع إلى استقطاب MWS. السبب الثاني هو السبب الرئيسي للتحسن في السماحية في الأنظمة غير المتجانسة ، والذي يتعلق بحبس ناقلات الشحن المجاني في واجهات الحشو والمصفوفات بسبب التباين في التوصيل الكهربائي. [42 ، 43) تناقص السماحية مع التردد لأنه في الترددات العالية ، لا يمكن للاستقطاب متابعة التغيرات في إشارة EM المطبقة. (44) في هذه الحالة ، سماحية الكمبيوتر أعلى من تلك الخاصة بـ PVDF مع 10 wt % من CB لأن الأول يحتوي على محتوى أكبر من الأطوار القطبية والموصلية من تلك الأخيرة (الشكل S4). في حالة مركبات PCS ، تتمتع PCS-10 بسماحية نسبية عالية مقارنة بالمركبات الأخرى لأنها تحتوي على قدر أكبر من الأطوار القطبية ، وهو ما يتضح من FTIR وتكتل أقل مقارنة بالمركبات الأخرى كما يتضح من صور SEM. هنا ، قد يؤثر التكتل على السماحية بطريقتين ، أحدهما عن طريق مشاركة جزء من الطاقة المتاحة لإعادة توجيه سلاسل PVDF لتشكيل مراحل قطبية والآخر عن طريق تدمير حدود عازل الموصل الأصلي. [43) السماحية النسبية لـ PVDF يتأثر بشكل طفيف بـ SYCO وحده (الشكل S5). يحتوي المركب الذي يحتوي على 30 وزن % من SYCO (S: 30 wt %) على سماحية عالية من مركبات PVDF / SYCO الأخرى نظرًا للتوازن الدقيق بين قطبية PVDF وتكتل SYCO. يُظهر الجزء التخيلي من السماحية وظل الخسارة العازلة للكهرباء نفس استجابة التردد كما لوحظ في السماحية الحقيقية. ينبع الفقد العازل العالي لمركبات PCS من الفقد الأومي وفقدان الاستقطاب. بشكل عام ، تملي الخسائر الأومية على خسائر الاستقطاب في نظام التوصيل. ومحتوى المرحلة القطبية في PVDF. بالنسبة لنظام PVDF / MWCNTs / BaTiO3 المضغوط (3.0 / 37.1 vol %) المُصنَّع بطريقة التخثر غير القابل للامتزاج - غير القابل للامتزاج ، فإن السماحية الحقيقية وفقدان العزل الكهربائي 71.7 و 0.045 ، على التوالي ، بتردد 1000 هرتز (45) و PVDF / الجرافين الوظيفي - BaTiO3 (1.25 / 30 vol %) المركبة المصنّعة بخلط المحلول المكون من خطوتين متبوعًا بالضغط الساخن ، والسماحية الحقيقية هي 65 ، والخسارة 0.35 عند تردد 1 ميجا هرتز. (46) هنا ، يمكننا تحقيق السماحية الحقيقية 617.1 وخسارة عازلة 6.09 لـ 30 وزن % من المركب المضاف CB و PCS-30 ، هذه القيم هي 454.0 و 27.6 على التوالي ، عند 10 ميجا هرتز.
الشكل 7
الشكل 7. (أ) الجزء الحقيقي و (ب) الجزء التخيلي من السماحية ، (د) الجزء الحقيقي و (هـ) الجزء التخيلي من النفاذية ، (ج) ظل الفقد العازل للكهرباء ، و (و) ظل الفقد المغناطيسي لمركبات PCS من 10 ميجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز.
يوضح الشكل 7 د ، هـ أطياف النفاذية المعقدة لمركبات PCS-30 و PCS-40. يتم تجنب المؤامرات μ ″ و tan δ المقابلة لـ P و PC هنا نظرًا لعدم وجود المكون المغناطيسي SYCO فيها. تنشأ المساهمات في النفاذية المعقدة بشكل أساسي من حركة جدار المجال التي تحدث عند الترددات المنخفضة ودوران الدوران السائد عند الترددات العالية. (47) هنا ، بعد 100 ميجاهرتز ، تزداد النفاذية الحقيقية والخيالية مع التردد. يتم التعبير عن الخسائر العازلة والمغناطيسية كخسارة ظلمات tan δε = ε ″ / ε ′ و tan δ μ = μ ″ / μ ′ ، على التوالي ، ويوضح الشكل 7 ج ، f تباين هذه الكميات مع التردد. تشير القيم الأعلى لـ tan مقارنةً بـ tan إلى أن المركب يمتلك خسارة عازلة عالية من الفقد المغناطيسي. بالنسبة لامتصاص الميكروويف ، من المهم جدًا أن يكون هناك توافق بين هذين الفاقدين. في هذه الحالة ، يساهم امتصاص الميكروويف بشكل أساسي بفقدان العازل الكهربائي بدلاً من الفقد المغناطيسي.
خصائص وآلية حماية EMI
تصف فعالية التدريع EMI (EMI SE) للمادة قدرتها على تخفيف طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي. تشمل آلية التدريع بشكل أساسي الانعكاس والامتصاص والانعكاس الداخلي المتعدد. بالنسبة للمواد التي سيطرت على الامتصاص أو التي يكون سمكها أكبر من عمق الجلد ، فإن طاقة الإشارات المنعكسة المتعددة سوف تمتصها المادة. في مثل هذه الحالات ، يتم تجاهل EMI SE بسبب الانعكاس الداخلي المتعدد. (48،49) يتم تحويل الطاقة الممتصة من إشعاع EM بشكل عام إلى طاقة حرارية. (50،51) قيم EMI SE بسبب الامتصاص (SEA) أيضًا يمكن حساب الانعكاسات (SER) من معلمات تشتت الانعكاس والإرسال (S11 و S22 و S12 و S21) باستخدام العلاقات (8،52) (1) (2) (3)
هنا ، SET هو إجمالي SE.
مطلوب أكثر من 20 ديسيبل من قيمة SET للتطبيقات التجارية وهذا يعني أن المادة يمكن أن تخفف 99% من موجة EM الحادثة. (53) اعتماد SEs على تردد مناطق النطاقين X و Ku لمركبات PCS ذات السماكة 2.5 مم هو المعروضة في الشكل 8 أ.
الشكل 8
الشكل 8. (أ) إجمالي EMI SE لمركبات PCS في منطقة النطاقين X و Ku و (ب) متوسط قيم SER و SEA و SET لمركبات PCS.
يحتوي PVDF الأنيق على متوسط قيمة SET يبلغ 1.3 ديسيبل و 30 وزنًا % يتقاطع مركب PVDF المضاف إلى CB مع القيمة الهامشية البالغة 20 ديسيبل إلى متوسط قيمة SET يبلغ 29.0 ديسيبل ، وهو ما يتوافق مع انسداد 99.9% لموجة EM الحادثة. هذا التغيير المفاجئ في قيمة التدريع ينبع بشكل أساسي من موصلية CB. يتم ملاحظة قيمة ثابتة لـ SE في نطاق التردد بأكمله ، حتى بالنسبة للمركب الذي يحتوي على تحميل أعلى من SYCO. يحدد هذا حقيقة أنه على الرغم من محتوى SYCO ، يتم الحفاظ على تجانس وانتظام ممتازين في المركبات ، وهو ما تدعمه دراسات التوصيلية كما هو موضح في الشكل 6.
أداء التدريع EMI لمركبات PVDF / SYCO بسمك 1.8 مم ومنحنى تشتت التردد لـ EMI SE في المنطقتين موضح في الشكل S6a. أداء التدريع لمركبات PVDF / SYCO أقل من 5 ديسيبل وحيث تكون المساهمة الرئيسية في التدريع الكلي من انعكاس موجات EM في مادة التدريع وتظل قيمة الامتصاص ثابتة تقريبًا (الشكل S6b). ترتبط آلية الانعكاس في هذه المركبات بعدم تطابق معاوقة الإدخال للمواد المركبة مع مقاومة المساحة الحرة. [54 ، 55)
في حالة مركبات PCS ، ترجع المساهمة الرئيسية في الحماية إلى الامتصاص بدلاً من الانعكاس ، والذي يظل ثابتًا تقريبًا لجميع المركبات (الشكل 8 ب). مركب الكمبيوتر الشخصي نفسه له قيمة EMI SE تبلغ 29.0 ديسيبل ، حيث 20.0 ديسيبل بسبب الامتصاص و 9.0 ديسيبل بسبب الانعكاس وبالنسبة لمركب PCS-40 ، من إجمالي قيمة SE البالغة 50.2 ديسيبل ، يساهم الامتصاص 41.2 ديسيبل ويساهم الانعكاس بمقدار 9.0 ديسيبل. تشير آلية الامتصاص المهيمنة في مركبات PCS إلى أن قيم مقاومة المدخلات للمواد المركبة قريبة من ممانعة المساحة الحرة ، بحيث يمكن أن تدخل إشارة EM القصوى إلى المادة. [56) انعكاس آلية التدريع المسيطر عليها من الانعكاس إلى الامتصاص من تقترح مركبات PVDF / SYCO لمركبات PCS أن التآزر بين الخسارة العازلة والمغناطيسية ضروري لتحقيق أقصى مقاومة للمدخلات تتطابق مع مقاومة المساحة الحرة. بمجرد دخول الإشارة إلى المادة ، يتم امتصاص طاقة الإشارة بسبب الآليات المختلفة الناشئة عن مواد الحشو الفردية وتأثيرها التآزري. ينتج عن هذا تحسين EMI SEs لمركب PCS مع زيادة محتوى SYCO (الشكل 8 أ).
في مركبات PCS ، يساهم الفقد العازل والمغناطيسي وتآزرهما في توهين الطاقة EM. تشير دراسات السماحية والنفاذية إلى أن المواد المركبة لها خسارة عازلة تفوق الفقد المغناطيسي. وفقًا لنظرية ديباي ، يمثل الجزء التخيلي من السماحية (ε ″) كلاً من فقدان الاستقطاب وخسارة التوصيل. (57) هنا ، تشير الموصلية العالية لمركبات PCS إلى أن المساهمة الرئيسية في توهين الطاقة ترجع إلى الوجود من الإلكترونات البدوية في إجراء CB ولا يزال هذا موجودًا في جميع المركبات ذات الوزن المختلف % من SYCO ، وبالتالي فإن دمج SYCO لن يشكل أي انقطاع في شبكة الترشيح الموصلة التي شكلتها CB كما يتضح من دراسات التوصيل للتيار المستمر (الشكل 6).
المساهمة الثانية في امتصاص الميكروويف في المركبات ترجع إلى خسائر الاستقطاب التي تتكون من خسائر الاستقطاب البيني وخسائر الاسترخاء ثنائي القطب. مع زيادة محتوى SYCO ، يصبح الاستقطاب البيني أكثر بروزًا. بعد ذلك ، يمكن أن يحدث استقطاب MWS في الواجهات بسبب الإلكترونات المهاجرة وكذلك التنقل. (58) علاوة على ذلك ، تشير دراسات WAXS و FTIR إلى أن دمج SYCO و CB في PVDF يسهل نواة المرحلة القطبية وشبه القطبية في يمكن أن يعمل البوليمر ومحتوى الطور القطبي في المركب أيضًا كمراكز احتجاز شحنة ويمكن أن يعزز خسائر الاستقطاب البيني. أيضًا ، هناك تفاعلات بين ذرات الفلور القطبية في PVDF مع أسطح حبيبات SYCO و CB. يتسبب هذا التفاعل المحدد في تأثير التخميد عندما تتفاعل هذه ثنائيات الأقطاب مع الإشعاع الكهرومغناطيسي وتسبب خسائر استرخاء ثنائي القطب ، وبالتالي ، فإن المراحل القطبية في PVDF مفيدة لامتصاص الطاقة EM.
بالإضافة إلى فقدان العزل الكهربائي ، فإن الخصائص المغناطيسية مواتية لتوهين الطاقة الكهرومغناطيسي. (60،61) هنا ، ينبع أداء التدريع المتقدم مع تحميل SYCO من خسائر الرنين الطبيعي في SYCO بسبب التأخر الزمني للمغناطيسية ، الناتج عن الاتجاه من اللحظات المغناطيسية بالإضافة إلى حركة جدار المجال خلف المجال المغناطيسي. يمكن أن ينشأ الخسارة المغناطيسية أيضًا من فقدان تيار الدوامة. نظرًا لأن وجود شبكة التوصيل التي شكلتها CB يمكن أن يقلل من طاقة EM بفقدان التيار الدوامي. بالإضافة إلى هذه المساهمات الفردية لامتصاص الطاقة EM ، فإن التآزر بين SYCO و CB يحسن أيضًا أداء امتصاص الميكروويف في مركبات PCS. يمكن تفسير تأثيرها المشترك على النحو التالي: تسبب جزيئات SYCO داخل المركبات انعكاسات متعددة للإشعاعات في الداخل ، مما يتيح مزيدًا من الوقت لـ CB لامتصاص طاقة EM. من الواضح في صور SEM لسطح الكسر للمركبات أن الإشعاع المنعكس من جسيمات SYCO يشع إلى مناطق التوصيل في CB. يوضح الشكل 9 الآليات المحتملة التي تساهم في أداء التدريع. وتنتج هذه الآليات المختلفة حدًا أقصى لـ SE قدره 50.2 ديسيبل لمركب PCS-40 بسماكة 2.5 مم ، والتي يمكن أن تحمي حوالي 99.9991% من إشعاع EM الساقط داخل نطاق التردد 8.2-18 جيجاهرتز. يتم سرد EMI SE لبعض مركبات البوليمر التي تحتوي على مواد كربونية مثل الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين وأكاسيد الحديد مع محتوى حشو مماثل في الجدول 1. هنا ، تُظهر مركبات CB الموصلة منخفضة التكلفة ومركبات PVDF المقواة بالمغناطيسية الحديدية SYCO حماية عالية الأداء من EMI مقارنة مع غيرها المركبات.
الشكل 9
الشكل 9. آلية توهين الطاقة EM بواسطة مركبات PCS.
الجدول 1. EMI SEs لبعض مركبات البوليمر القائمة على الكربون والمغناطيسية المدمجة
محتوى حشو المواد (وزن %) سمك (مم) EMI SE (ديسيبل) المراجع
WPU / CNT 76.2 2.3 35 (62)
السليلوز / CNT 33 0.64 30 (63)
رغوة PS / الجرافين 30 2.5 29.3 (68)
PMMA / CNT 20 4.5 30 (64)
PVDF / CB 30 2.5 29 هذا العمل
PVA / rGO / δ-Fe2O3 40 0.36 20.3 (65)
PANI / rGO / Fe3O4 66 2.5 30 (66)
PANI / rGO / γ-Fe2O3 75 2.5 51 (67)
PVDF / CB / SYCO 40 2.5 38.3 هذا العمل
PVDF / CB / SYCO 50 2.5 45.4 هذا العمل
PVDF / CB / SYCO 60 2.5 48.3 هذا العمل
PVDF / CB / SYCO 70 2.5 50.2 هذا العمل
تعتمد خاصية الامتصاص بشكل أساسي على سمك الدرع (د) وعمق الجلد (t) ، والعلاقة هي كما يلي (6) (4)
يُعرَّف عمق الجلد على أنه المسافة من سطح الدرع التي انخفضت عندها طاقة EM إلى 1 / e مرة من طاقة الحادث. يظهر اختلاف عمق الجلد مع التردد لمركبات PCS في الشكل 10. من قيم SEA ، يبلغ متوسط قيمة عمق الجلد التي تم الحصول عليها لمركب PCS-40 0.53 ملم. يعتمد التدريع الناتج عن الامتصاص على سمكه ويجب أن يكون أكبر من عمق الجلد. عامل آخر يجب أن يؤخذ في الاعتبار هو كثافة المادة. SE المحدد (SSE) هو قيمة طبيعية تمثل سماكة وكثافة المادة ، والتي يمكن الحصول عليها على النحو التالي (8) (5)
الشكل 10
الشكل 10. استجابة التردد لعمق الجلد لمركبات PCS.
إن SSE المرتفع هو علامة على مادة لتوفير حماية أفضل مع سماكة أقل مع كثافة أقل. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية و PCS-40 ، تبلغ قيم SSE 82 و 113 ديسيبل سم 2 جم -1 ، على التوالي. هنا ، تكون قيم SSE المحققة أعلى من القيم المبلغ عنها لمركبات الجرافين / البوليسترين التي تحتوي على 30 وزن % من الجرافين الوظيفي بسمك 2.5 مم. (68) تم سرد متوسط قيم التدريع ، وكفاءة التدريع ، و SSE لمركبات PCS في الجدول. S1.
هنا ، مركب PCS عبارة عن مادة مركبة مغناطيسية عازلة للكهرباء ، لها تآزر تنافسي لتعزيز التوهين الكهرومغناطيسي للطاقة. نظرًا لأن الخسارة العازلة ناتجة عن خسائر التوصيل والاسترخاء ، فإن طاقة تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية تساهم في نقل الشحنة والاسترخاء. وبالمثل ، فإن فقدان الطاقة المغناطيسية يشمل تحويل الطاقة من فقدان التخلفية ، وفقدان التيار الدوامة ، والفقدان المتبقي. (69) هذا التآزر المتنافس له دور مهم في حصاد الطاقة وتحويلها. مطلوب تحقيق منهجي في خصائص التدريع EMI المعتمدة على درجة الحرارة لفهم توهين الموجة وتحويل الطاقة في مركبات PCS.
في الختام ، قمنا بتصنيع مركبات PVDF معززة بـ CB ودرجة حرارة الغرفة مغنطيسية حديدية Sr3YCo4O10 + δ (SYCO) عن طريق خلط المحلول البسيط وطريقة التخثر. إنها طريقة فعالة للغاية لتصنيع مركبات متجانسة من مواد ذات حجم جسيم كبير وميل أعلى لتشكيل الركام. إن المرحلتين القطبية وشبه القطبية لـ PVDF التي تشكلت أثناء عملية التنوي في وجود CB و SYCO لها تأثير على خصائص العزل الكهربائي للمركبات. علاوة على ذلك ، تظل التوصيلات الكهربائية لمركبات PCS ثابتة تقريبًا حتى مع أعلى تحميل لـ SYCO. ينتج عن فقدان العازل الإملائي على الخسارة المغناطيسية ، وفقدان إجراء المركبات بالإضافة إلى الآليات الأخرى المستمدة من التآزر بين مواد الحشو والمصفوفة ، EM SEs مثيرة للإعجاب تبلغ 50.2 ديسيبل ؛ منه ، 41.2 ديسيبل ناتج عن امتصاص المادة للطاقة الكهرومغناطيسية. يمكن أيضًا توسيع هذه الدراسة لتشمل مواد مصفوفة أخرى لتحقيق خصائص فيزيائية مختلفة مثل المرونة والانضغاط وما إلى ذلك. وبالتالي ، يمكن استخدام هذا المركب كممتص فعال للميكروويف في مواد امتصاص الرادار وأيضًا للتطبيقات العسكرية.
المواد
تم شراء PVDF (متوسط Mw = 534000 بواسطة GPC) من شركة Sigma-Aldrich Co. USA. تم شراء المذيب العضوي N ، N-dimethylformamide (DMF) (≥99.8%) من Merck Life Science Private Limited ، مومباي. تم شراء أسود الكربون (أسود الكربون ، الأسيتيلين ، 50% مضغوط ، نقاء 99.9+ % و SA 75 م 2 / جم) وأكسيد الكوبالت (II ، III) (99.7%) من Alfa-Aesar USA. تم شراء كربونات السترونتيوم (99.9%) وأكسيد الإيتريوم (III) (99.99%) من Sigma-Aldrich ، الولايات المتحدة الأمريكية. تم استخدام جميع المواد الكيميائية كما وردت دون أي معالجة أخرى.
إعداد عينة
تم تصنيع بيروفسكايت مزدوج ناقص الأكسجين Sr3YCo4O10 + (SYCO) بواسطة طريق سيراميك الحالة الصلبة ودرجة حرارة تكليس 1050 درجة مئوية لمدة 15 ساعة. يتم تقديم إجراء التجميع في المعلومات الداعمة. تم تصنيع مركبات PVDF المقواة بـ CB و SYCO عن طريق خلط المحلول وإجراء التخثر السريع الموضح بشكل تخطيطي في الشكل 11. تم إذابة مسحوق PVDF في DMF وتم تفريق نسب الوزن المطلوبة لمواد الحشو بشكل موحد في DMF. بعد ذلك ، تم خلط هذه المحاليل جيدًا عن طريق التقليب المغناطيسي لمدة 12 ساعة ثم تخثر باستخدام الماء المقطر كمضاد للمذيبات. تم غسل المنتج المتخثر عدة مرات بالماء المقطر ثم تجفيفه عند 75 درجة مئوية في فرن يعمل بالهواء الساخن. تم بعد ذلك ضغط المركبات المجففة على الساخن عند درجة حرارة 250 درجة مئوية في كريات مستطيلة بأبعاد 22.86 × 10.16 مم (لقياس النطاق X) و 15.79 × 7.89 مم (لقياس النطاق Ku) تحت ضغط 1 ميجا باسكال مطبق لمدة ساعة واحدة . تم تحضير كريات أسطوانية بقطر 15 مم وسمك 2.5 مم عن طريق الضغط الساخن في نفس درجة الحرارة وظروف الضغط لقياسات السماحية وكريات على شكل حلقي بقطر داخلي 6.7 مم وقطر خارجي 15 مم وسمك 2.5 مم لقياس النفاذية . رموز العينة المعينة هي P (لـ PVDF) ، PC (لـ 30 wt % CB في مصفوفة PVDF) ، و PCS-m (m = 10-40 ، m wt % من SYCO في مصفوفة الكمبيوتر الشخصي).
الشكل 11
الشكل 11. رسم توضيحي لإجراءات خلط المحلول والتخثر لتصنيع المواد المركبة.
التوصيفات
تم إجراء دراسات XRD لمركبات SYCO و PCS بواسطة مقياس حيود Bruker D8 ADVANCE (40 كيلو فولت ، 40 مللي أمبير) باستخدام إشعاع Cu Kα (λ = 1.5406 Å) به مرشح نيكل وكاشف موضع Lynxeye مع وضع المسح θ – 2. تم تحديد حالات الأكسدة المختلفة لأيونات Co في SYCO باستخدام مطياف إلكتروني حراري ESCALAB للأشعة السينية مع إشعاع Al Kα (1486.6 فولت) كمصدر للإثارة وكريستال مزدوج: أحادي اللون مركّز بشكل دقيق. تم قياس اعتماد درجة الحرارة للمغنطة في SYCO واستجابة المجال المغناطيسي متساوي الحرارة عند 300 كلفن من SYCO و PCS-30 باستخدام Quantum Design Versa Lab PPMS VSM. تم إجراء التوصيفات المورفولوجية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات الميدانية FEI-Nova nanoSEM 450 بإمكانية شعاع تبلغ 10 كيلو فولت. تم إجراء تحديد طور PVDF في المركبات باستخدام أطياف FTIR المأخوذة بواسطة مطياف PerkinElmer Frontier FT-IR / الأشعة تحت الحمراء البعيدة بدقة 2 سم -1 و 44 مسحًا في منطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء وأنماط WAXS. تم إجراء قياسات WAXS التي تم إجراؤها في وضع النقل على نظام XEUSS SAXS / WAXS باستخدام مصدر صغير GeniX من Xenocs يعمل عند 50 كيلو فولت و 0.6 مللي أمبير. حيث تم موازاة إشعاع Cu Kα (λ = 1.54 Å) بمرآة FOX2D وتم تسجيل زوجين من الشقوق غير المتناثرة من Xenocs وأنماط ثنائية الأبعاد على لوحة صورة Mar345 ومعالجتها باستخدام برنامج Fit2D. تمت معايرة العينة إلى مسافة الكاشف بمعيار الفضة. تم إجراء اختبارات الشد للعينات الساخنة الضغط باستخدام آلة اختبار عالمية (نموذج Instron ، 1195-5500R) بمعدل انفعال 1 مم / دقيقة عند درجة حرارة الغرفة. تم تكرار التجارب أربع مرات لكل مركب وتم الإبلاغ عن القيم المتوسطة. تم قياس موصلية التيار المستمر في درجة حرارة الغرفة للمركبات بواسطة طريقة المجسين باستخدام مصدر Keithley 2400. تم تحليل السماحية والنفاذية للمركبات داخل نطاق التردد من 10 ميجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز باستخدام محلل المعاوقة Keysight E4991B. تم إجراء قياسات السماحية باستخدام أداة اختبار 16453A بعد تقليل المعاوقة المتبقية ومعايرة التركيب عن طريق إجراء معايرة مفتوحة / قصيرة وتعويض الحمل ، على التوالي. تم إجراء قياسات النفاذية باستخدام جهاز اختبار 16454A بعد فتح / قصر وتعويض الحمل. تم حساب قيم EMI SEs في مناطق النطاق X (8.2–12.4 GHz) و Ku (12.4–18 GHz) من الانعكاس (S11 و S22) ومعلمات تشتت الإرسال (S21 و S21) التي تم قياسها باستخدام أداة تحليل شبكة المتجهات (Agilent E5071C) باستخدام طريقة الدليل الموجي.
المعلومات الداعمة متاحة مجانًا على موقع منشورات ACS على DOI: 10.1021 / acsomega.9b00454.
الإجراء التوليفي لـ Sr3YCo4O10 + δ (SYCO) وصورة SEM الخاصة به ، أطياف XPS لـ SYCO وتحليلها ، دراسات VSM لـ SYCO و PCS-30 ، منحنيات تشتت السماحية لمركبات PVDF / CB و PVDF / SYCO ، و EMI SE من PVDF / مركبات SYCO في مناطق النطاقين X و Ku (PDF)
البنود و الظروف
تتوفر ملفات معلومات الدعم الإلكترونية بدون الاشتراك في إصدارات ويب ACS. تمتلك الجمعية الكيميائية الأمريكية حقوق ملكية حقوق النشر في أي معلومات داعمة محمية بحقوق النشر. يمكن تنزيل الملفات المتوفرة من موقع ويب ACS للاستخدام الشخصي فقط. لا يُسمح للمستخدمين بخلاف ذلك بإعادة إنتاج أو إعادة نشر أو إعادة توزيع أو بيع أي معلومات داعمة من موقع ACS ، سواء كليًا أو جزئيًا ، سواء في شكل يمكن قراءته آليًا أو بأي شكل آخر دون إذن من الجمعية الكيميائية الأمريكية. للحصول على إذن بإعادة إنتاج هذه المواد وإعادة نشرها وإعادة توزيعها ، يجب على مقدمي الطلبات معالجة طلباتهم الخاصة عبر نظام إذن RightsLink. يمكن العثور على معلومات حول كيفية استخدام نظام أذونات RightsLink على http://pubs.acs.org/page/copyright/permissions.html.
يجب ان تكون تسجيل الدخول لإضافة تعليق.