Recentemente, Sun Rong e outros investigadores relacionados do Instituto de Tecnoloxía Avanzada de Shenzhen da Academia Chinesa das Ciencias propuxeron unha estratexia sinxela de tratamento térmico dun só paso para preparar materiais de escuma de melamina carbonizada recuberta de prata/óxido de grafeno reducido (CMF/rGO/Ag) lixeiros. O material de escuma de melamina composta carbonizada proporcionou excelentes propiedades mecánicas e un excelente efecto de blindaxe EMI (EMI SE).
O aumento das comunicacións 5G e dos teléfonos intelixentes agravou o problema das interferencias electromagnéticas.
As interferencias electromagnéticas graves poden provocar a perda de datos, fallos do sistema e mesmo pór en perigo a saúde humana.
O desenvolvemento de materiais de protección contra interferencias electromagnéticas de alto rendemento cunha densidade ultra baixa e unha boa flexibilidade mecánica é unha forma eficaz de suprimir a contaminación ou radiación nociva das ondas electromagnéticas.
Para os materiais metálicos tradicionais, a mellora da condutividade sempre foi a estratexia principal para conseguir materiais de blindaxe de alto rendemento.
Ademais, tamén se informou de que novos nanomateriais como o grafeno, os nanotubos de carbono e o MXene teñen un alto rendemento de blindaxe EMI.
Debido ao proceso de fabricación altamente flexible dos nanomateriais, estes materiais son procesados en forma de escuma ou película para a protección EMI. En comparación coa forma espumosa dos nanomateriais, as películas densas presentan unha maior condutividade.
A alta condutividade pode xerar directamente un alto EMI SE ao reflectir fortemente as ondas electromagnéticas incidentes.
Por exemplo, o coeficiente de reflexión das ondas electromagnéticas dos metais altamente condutores adoita superar o 90%, o que significa que o 90% das ondas electromagnéticas incidentes reflectiranse no espazo libre.
As ondas electromagnéticas reflectidas tamén poden provocar unha grave contaminación secundaria pola radiación electromagnética. Aínda é un reto obter materiais de blindaxe EMI de alto rendemento con baixo coeficiente de reflexión de ondas electromagnéticas.
O material de protección tipo escuma está composto por unha estrutura porosa. Debido ao seu peso lixeiro, boa compresibilidade mecánica e rendemento de blindaxe EMI axustable, ten un gran potencial para substituír os materiais tradicionais de blindaxe metálica ríxida.
En particular, a estrutura porosa permite que o material de protección de tipo escuma teña múltiples reflexións obvias sobre as ondas electromagnéticas incidentes, de xeito que a escuma pode absorber e atenuar as ondas electromagnéticas. Informeuse de que a estrutura porosa mellorará a absorción de ondas electromagnéticas por MXene.
En comparación cos materiais sólidos, a estrutura porosa ten unha mellor capacidade de adaptación da impedancia de ondas electromagnéticas e pode facer que as ondas electromagnéticas incidentes entren na estrutura interna da escuma de protección. Polo tanto, os materiais de blindaxe EMI con baixo coeficiente de reflexión e alto coeficiente de absorción deben ter unha boa adaptación de impedancia (baixa reflexión) e alta reflexión múltiple. Por exemplo, preparáronse estruturas en capas, estruturas multicapa e estruturas isotrópicas, con altos coeficientes de absorción e EMI SE. En xeral, as estruturas complexas e os compoñentes múltiples adoitan implicar un procesamento en varios pasos e a flexibilidade mecánica é escasa.
A escuma de poliimida chapada en prata preparouse mediante o método de pulverización física e a súa densidade foi de 23 kg/m3. A escuma de melamina chapada en prata foi preparada por deposición química. A escuma de melamina bañada en prata preparada ten un SE alto EMI de 90 dB e un contido en prata do 63.5 % en peso. Ademais, tamén se propón unha espuma híbrida de polimetacrilimida revestida de cobre/níquel e un método de recubrimento de nanofibras de polímero baseado en nanofibras de ouro para protexer a interferencia electromagnética.
Non obstante, debido ao desajuste da interface inherente entre o metal ríxido e o cadro flexible, os materiais de blindaxe de escuma metálica preparados por galvanoplastia, galvanoplastia e pulverización física teñen malas propiedades mecánicas. Mellorar a conexión entre as partículas metálicas e o esqueleto de escuma flexible e realizar materiais de protección de escuma metálica con excelentes propiedades mecánicas aínda están cheos de desafíos.
Neste estudo, o autor propuxo unha estratexia sinxela de tratamento térmico dun paso para preparar un material de escuma composta de melamina carbonizada (CMF/rGO/Ag) revestida de prata lixeira/óxido de grafeno reducido, que ten excelentes propiedades mecánicas e excelente efecto de protección EMI (EMI SE). Debido á interface mellorada entre a armazón composta e a prata, a escuma CMF/rGO/Ag mostrou unha excelente estabilidade estrutural despois de 1000 ciclos de proba de compresión de carga-descarga. Ademais, o EMI SE da escuma alcanzou os 50.6 dB cunha densidade de só 16 mg cm2 g-1 e un contido de Ag ultra baixo de 0.09 vol%.
Curiosamente, a cooperación do marco poroso e múltiples interfaces deu lugar ao coeficiente de absorción inusualmente alto (máis de 0.5) da escuma CMF/rGO/Ag. O mecanismo de blindaxe de alto coeficiente de absorción da escuma CMF/rGO/Ag foi máis estudado mediante análise de elementos finitos (FEA). O excelente rendemento de blindaxe EMI de campo próximo da escuma CMF/rGO/Ag mostra que a escuma CMF/rGO/Ag de baixa densidade e forte ten grandes vantaxes e amplas perspectivas de aplicación como materiais de blindaxe EMI para envases electrónicos.