A közelmúltban Sun Rong és más rokon kutatók a Kínai Tudományos Akadémia Sencsen Fejlett Technológiai Intézetéből egy egyszerű, egylépéses hőkezelési stratégiát javasoltak könnyű ezüst/redukált grafén-oxid bevonatú karbonizált melamin (CMF/rGO/Ag) habanyagok előállítására. A karbonizált kompozit melamin habanyag kiváló mechanikai tulajdonságokat és kiváló elektromágneses interferencia (EMI SE) árnyékolást biztosított.
Az 5G kommunikáció és az okostelefonok térnyerése súlyosbította az elektromágneses interferencia problémáját.
Az erős elektromágneses interferencia adatvesztést, rendszerhibát, sőt az emberi egészséget is veszélyeztetheti.
Az ultra-alacsony sűrűségű és jó mechanikai rugalmasságú, nagy teljesítményű elektromágneses interferencia árnyékoló anyagok kifejlesztése hatékony módja a káros elektromágneses hullámszennyezés vagy -sugárzás elnyomásának.
A hagyományos fémanyagok esetében mindig is a vezetőképesség javítása volt az elsődleges stratégia a nagy teljesítményű árnyékoló anyagok eléréséhez.
Ezenkívül az olyan új nanoanyagokról, mint a grafén, a szén nanocsövek és az MXene, szintén magas EMI-árnyékolási teljesítményről számoltak be.
A nanoanyagok rendkívül rugalmas gyártási folyamata miatt ezeket az anyagokat hab vagy film formájúvá dolgozzák fel EMI-árnyékolás céljából. A nanoanyagok habosított formájához képest a sűrű filmek nagyobb vezetőképességet mutatnak.
A nagy vezetőképesség közvetlenül generálhat magas EMI SE-t azáltal, hogy erősen visszaveri a beeső elektromágneses hullámokat.
Például a nagy vezetőképességű fémek elektromágneses hullámok visszaverődési együtthatója általában meghaladja a 90%-ot, ami azt jelenti, hogy a beeső elektromágneses hullámok 90%-a visszaverődik a szabad térbe.
A visszavert elektromágneses hullámok komoly másodlagos elektromágneses sugárzást is okozhatnak. Még mindig kihívást jelent nagy teljesítményű EMI árnyékoló anyagok beszerzése alacsony elektromágneses hullám visszaverődési együtthatóval.
A hab típusú árnyékoló anyag porózus szerkezetből áll. Könnyű súlyának, jó mechanikai összenyomhatóságának és állítható EMI-árnyékolási teljesítményének köszönhetően nagy potenciállal rendelkezik a hagyományos merev fém árnyékoló anyagok helyettesítésében.
A porózus szerkezet különösen azt teszi lehetővé, hogy a hab típusú árnyékolóanyag nyilvánvaló többszörös visszaverődése legyen a beeső elektromágneses hullámokon, így a hab képes elnyelni és csillapítani az elektromágneses hullámokat. Beszámoltak arról, hogy a porózus szerkezet fokozza az elektromágneses hullámok MXene általi abszorpcióját.
A szilárd anyagokhoz képest a porózus szerkezet jobb elektromágneses hullámimpedancia illesztési képességgel rendelkezik, és a beeső elektromágneses hullámok behatolhatnak az árnyékoló hab belső szerkezetébe. Ezért az alacsony reflexiós együtthatóval és nagy abszorpciós együtthatóval rendelkező EMI árnyékoló anyagoknak jó impedanciaillesztéssel (alacsony visszaverődéssel) és nagy többszörös visszaverődéssel kell rendelkezniük. Például réteges szerkezeteket, többrétegű struktúrákat és izotróp struktúrákat készítettek magas EMI SE-vel és abszorpciós együtthatókkal. Általánosságban elmondható, hogy az összetett szerkezetek és többkomponensű feldolgozás gyakran többlépéses feldolgozást igényel, és a mechanikai rugalmasság gyenge.
Az ezüstözött poliimid hab fizikai permetezéssel készült, sűrűsége 23 kg/m3 volt. Az ezüstözött melaminhabot kémiai leválasztással állítottuk elő. Az elkészített ezüstözött melaminhab EMI high SE 90 dB és ezüsttartalma 63.5 tömeg%. Ezenkívül javasolt egy réz/nikkel bevonatú polimetakriimid hibrid hab és arany nanorészecskékkel bevont polimer alapú nanoszálas elektromágneses interferencia árnyékoló elektromentes bevonási módszer is.
A merev fém és a flexibilis keret közötti interfész belső eltérése miatt azonban a galvanizálással, elektromos bevonattal és fizikai permetezéssel előállított fémhab árnyékoló anyagok rossz mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A fémszemcsék és a rugalmas habváz közötti kapcsolat erősítése, valamint a kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező fémhab árnyékoló anyagok megvalósítása még mindig tele van kihívással.
Ebben a tanulmányban a szerző egy egyszerű, egylépéses hőkezelési stratégiát javasolt könnyű ezüst/redukált grafén-oxid bevonatú karbonizált melamin (CMF/rGO/Ag) kompozit habanyag előállítására, amely kiváló mechanikai tulajdonságokkal és Kiváló EMI árnyékoló hatással (EMI SE) rendelkezik. A kompozit váz és az ezüst közötti továbbfejlesztett interfésznek köszönhetően a CMF/rGO/Ag hab kiváló szerkezeti stabilitást mutatott 1000 terhelési-ürítési kompressziós tesztciklus után. Ezenkívül a hab EMI SE értéke elérte az 50.6 dB-t mindössze 16 mg cm2 g-1 sűrűségnél és ultraalacsony, 0.09 térfogat% Ag-tartalomnál.
Érdekes módon a porózus keret és a több interfész együttműködése a CMF/rGO/Ag hab szokatlanul magas (0.5 feletti) abszorpciós együtthatóját eredményezte. A CMF/rGO/Ag hab nagy abszorpciós együtthatójú árnyékoló mechanizmusát végeselem-analízissel (FEA) tovább vizsgáltuk. A CMF/rGO/Ag hab kiváló közeli EMI-árnyékolási teljesítménye azt mutatja, hogy az alacsony sűrűségű, erős CMF/rGO/Ag hab nagy előnyökkel és széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik az elektronikus csomagolás EMI-árnyékoló anyagaként.