ცოტა ხნის წინ, სუნ რონგმა და ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის შენჟენის მოწინავე ტექნოლოგიების ინსტიტუტის სხვა მკვლევარებმა შემოგვთავაზეს მარტივი, ერთსაფეხურიანი თერმული დამუშავების სტრატეგია მსუბუქი ვერცხლის/რედუცირებული გრაფენის ოქსიდით დაფარული კარბონიზებული მელამინის (CMF/rGO/Ag) ქაფის მასალების მოსამზადებლად. კარბონიზებული კომპოზიტური მელამინის ქაფის მასალა უზრუნველყოფდა შესანიშნავ მექანიკურ თვისებებს და შესანიშნავ ელექტრომაგნიტური იმპულსებისგან დამცავ ეფექტს (EMI SE).
5G კომუნიკაციებისა და სმარტ ტელეფონების ზრდამ გაამწვავა ელექტრომაგნიტური ჩარევის პრობლემა.
ძლიერმა ელექტრომაგნიტურმა ჩარევამ შეიძლება გამოიწვიოს მონაცემთა დაკარგვა, სისტემის გაუმართაობა და საფრთხე შეუქმნას ადამიანის ჯანმრთელობას.
მაღალი ხარისხის ელექტრომაგნიტური ჩარევის დამცავი მასალების შემუშავება ულტრა დაბალი სიმკვრივით და კარგი მექანიკური მოქნილობით არის ეფექტური გზა მავნე ელექტრომაგნიტური ტალღების დაბინძურების ან გამოსხივების ჩასახშობად.
ტრადიციული ლითონის მასალებისთვის, გამტარობის გაუმჯობესება ყოველთვის იყო მთავარი სტრატეგია მაღალი ხარისხის დამცავი მასალების მისაღწევად.
გარდა ამისა, ახალი ნანომასალები, როგორიცაა გრაფენი, ნახშირბადის ნანომილები და MXene, ასევე ცნობილია, რომ აქვთ მაღალი EMI დამცავი მოქმედება.
ნანომასალების წარმოების უაღრესად მოქნილი პროცესის გამო, ეს მასალები მუშავდება ქაფში ან ფირის სახით EMI დასაცავად. ნანომასალების ქაფიან ფორმასთან შედარებით, მკვრივი ფილმები ავლენენ უფრო მაღალ გამტარობას.
მაღალ გამტარობას შეუძლია პირდაპირ წარმოქმნას მაღალი EMI SE ინციდენტური ელექტრომაგნიტური ტალღების ძლიერად ასახვით.
მაგალითად, მაღალგამტარ ლითონების ელექტრომაგნიტური ტალღის ასახვის კოეფიციენტი ჩვეულებრივ აღემატება 90%-ს, რაც ნიშნავს, რომ ინციდენტის ელექტრომაგნიტური ტალღების 90% აისახება თავისუფალ სივრცეში.
ასახულმა ელექტრომაგნიტურმა ტალღებმა ასევე შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული მეორადი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების დაბინძურება. ჯერ კიდევ გამოწვევაა მაღალი ხარისხის EMI დამცავი მასალების მიღება ელექტრომაგნიტური ტალღის ასახვის დაბალი კოეფიციენტით.
ქაფის ტიპის დამცავი მასალა შედგება ფოროვანი სტრუქტურისგან. მსუბუქი წონის, კარგი მექანიკური შეკუმშვისა და რეგულირებადი EMI დამცავი მუშაობის გამო, მას აქვს დიდი პოტენციალი ტრადიციული ხისტი ლითონის დამცავი მასალების ჩანაცვლებაში.
კერძოდ, ფოროვანი სტრუქტურა საშუალებას აძლევს ქაფის ტიპის დამცავ მასალას ჰქონდეს აშკარა მრავალჯერადი ასახვა მოხვედრილ ელექტრომაგნიტურ ტალღებზე, ასე რომ ქაფს შეუძლია ელექტრომაგნიტური ტალღების შთანთქმა და შესუსტება. ცნობილია, რომ ფოროვანი სტრუქტურა გააძლიერებს ელექტრომაგნიტური ტალღების შთანთქმას MXene-ის მიერ.
მყარ მასალებთან შედარებით, ფოროვან სტრუქტურას აქვს უკეთესი ელექტრომაგნიტური ტალღის წინაღობის შესატყვისი უნარი და შეუძლია ინციდენტური ელექტრომაგნიტური ტალღების შეღწევა დამცავი ქაფის შიდა სტრუქტურაში. ამიტომ, EMI დამცავ მასალებს დაბალი ასახვის კოეფიციენტით და მაღალი შთანთქმის კოეფიციენტით უნდა ჰქონდეთ კარგი წინაღობის შესატყვისი (დაბალი ანარეკლი) და მაღალი მრავალჯერადი არეკვლა. მაგალითად, მომზადებულია ფენიანი სტრუქტურები, მრავალშრიანი სტრუქტურები და იზოტროპული სტრუქტურები, მაღალი EMI SE და შთანთქმის კოეფიციენტებით. ზოგადად რომ ვთქვათ, რთული სტრუქტურები და მრავალკომპონენტები ხშირად მოიცავს მრავალსაფეხურიან დამუშავებას და მექანიკური მოქნილობა ცუდია.
ვერცხლით მოოქროვილი პოლიიმიდური ქაფი მომზადდა ფიზიკური შესხურების მეთოდით და მისი სიმკვრივე იყო 23 კგ/მ3. ვერცხლის მოოქროვილი მელამინის ქაფი მომზადდა ქიმიური დეპონირებით. მომზადებული ვერცხლის მოოქროვილი მელამინის ქაფს აქვს EMI მაღალი SE 90 dB და ვერცხლის შემცველობა 63.5 wt%. გარდა ამისა, ასევე შემოთავაზებულია სპილენძის/ნიკელის დაფარული პოლიმეთაკრილიმიდის ჰიბრიდული ქაფი და ოქროს ნანონაწილაკებით დაფარული პოლიმერზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი ელექტრომაგნიტური ჩარევის დამცავი ელექტრული მოოქროვილი მეთოდი.
თუმცა, ხისტი ლითონსა და მოქნილ ჩარჩოს შორის თანდაყოლილი ინტერფეისის შეუსაბამობის გამო, ლითონის ქაფის დამცავი მასალებს, რომლებიც მომზადებულია ელექტრული მოპირკეთების, ელექტრო დაფარვისა და ფიზიკური შესხურებით, აქვს ცუდი მექანიკური თვისებები. ლითონის ნაწილაკებსა და მოქნილ ქაფის ჩონჩხს შორის კავშირის გაძლიერება და შესანიშნავი მექანიკური თვისებების მქონე ლითონის ქაფის დამცავი მასალების რეალიზება კვლავ სავსეა გამოწვევებით.
ამ კვლევაში ავტორმა შემოგვთავაზა მარტივი ერთსაფეხურიანი სითბოს დამუშავების სტრატეგია მსუბუქი ვერცხლის/შემცირებული გრაფენის ოქსიდით დაფარული კარბონიზებული მელამინის (CMF/rGO/Ag) კომპოზიტური ქაფიანი მასალის მოსამზადებლად, რომელსაც აქვს შესანიშნავი მექანიკური თვისებები და შესანიშნავი EMI დამცავი ეფექტი (EMI SE). კომპოზიტურ ჩარჩოსა და ვერცხლს შორის გაუმჯობესებული ინტერფეისის გამო, CMF/rGO/Ag ქაფმა აჩვენა შესანიშნავი სტრუქტურული სტაბილურობა 1000 დატვირთვა-გადმოტვირთვის შეკუმშვის ტესტის ციკლის შემდეგ. გარდა ამისა, ქაფის EMI SE-ს აღწევდა 50.6 დბ სიმკვრივით მხოლოდ 16 მგ სმ2 გ-1 და ულტრა დაბალი Ag შემცველობა 0.09 vol%.
საინტერესოა, რომ ფოროვანი ჩარჩოსა და მრავალჯერადი ინტერფეისის თანამშრომლობამ გამოიწვია CMF/rGO/Ag ქაფის უჩვეულოდ მაღალი შთანთქმის კოეფიციენტი (0.5-ზე მეტი). CMF/rGO/Ag ქაფის მაღალი შთანთქმის კოეფიციენტის დამცავი მექანიზმი შემდგომ იქნა შესწავლილი სასრული ელემენტების ანალიზით (FEA). CMF/rGO/Ag ქაფის ახლო ველზე EMI დამცავი მოქმედება აჩვენებს, რომ დაბალი სიმკვრივის, ძლიერი CMF/rGO/Ag ქაფს აქვს დიდი უპირატესობები და გამოყენების ფართო პერსპექტივები, როგორც EMI დამცავი მასალები ელექტრონული შეფუთვისთვის.