Содержание электромагнитного излучения, генерируемого электронными компонентами, является ключевым фактором для разработчиков электронных устройств, но современные экранирующие материалы на основе металлов имеют свои недостатки. Ученые Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) разработали новый материал на основе аэрогеля, который блокирует широкий диапазон частот, образуя то, что они называют самым легким в мире материалом, экранирующим электромагнитное излучение.
Блокировка электромагнитного излучения в электронных устройствах может иметь решающее значение для поддержания их рабочих характеристик, поскольку, если эти поля не изолированы от окружающей среды, они могут повлиять на передачу сигнала или работу соседней электроники. Инженеры часто обращаются к тонким листовым металлам для этой задачи, но они увеличивают вес устройства и не всегда точно соответствуют дизайну.
Команда EMPA исследовала альтернативные материалы в надежде создать более легкие, более податливые решения, которые привели к получению целлюлозных волокон из древесины. Они были уменьшены до нано размеров и объединены с серебряными нанонитями для образования легкого пористого аэрогеля, который обеспечивает «превосходную защиту от электромагнитного излучения» с плотностью всего 1,7 мг на кубический сантиметр.
В то время как наличие в составе целлюлозных волокон и нанопроволоки серебра создает экранирующий эффект, пористая природа материала также играет роль. Когда электромагнитные поля сталкиваются с порами, они отскакивают внутри пустоты, создавая вторичное электромагнитное поле, которое фактически уничтожает оригинал.
Комбинированный эффект - это материал, который блокирует практически все излучение в диапазоне от 8 до 12 ГГц, по словам команды. Тем временем желаемый уровень поглощения может быть отрегулирован путем настройки пористости, количества серебряных нанонитей и толщины материала.
Команда смогла добиться дальнейшего снижения веса за счет замены серебряных нанопроволок на пластины из карбида титана (соединение углерода и металла, титана), которые действуют как «кирпичи», а целлюлозные волокна выступают в качестве «раствора». Этот комбинированный аэрогель из карбида титана и целлюлозы является «безусловно, самым легким в мире материалом для экранирования электромагнитных волн», по словам команды.
Статья, детализирующая исследование, была опубликована в журнале ACS Nano.
Источник: New Atlas / EMPA