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通过电子探针取得的电磁波屏蔽材料的样品 - 的复合纤维素纳米纤维和银纳米线。CREDIT电子探针
通过电子探针取得的电磁波屏蔽材料的样品 - 的复合纤维素纳米纤维和银纳米线。CREDIT电子探针

抽象:
电动马达和电子器件产生的电磁场,有时在为了不影响邻近的电子元件或信号的传输被屏蔽。高频电磁场只能用那些在各方面封闭导电屏蔽壳。常薄的金属片或金属化箔片被用于此目的。然而,对于许多应用,例如屏蔽太重或太适应于给定的几何形状不佳。理想的解决办法是光的,灵活的和耐用的材料具有非常高的屏蔽效果。

世界上最轻的屏蔽材料:电磁干扰防护

D�bendorf, Switzerland | Posted on July 3rd, 2020

电磁辐射气凝胶

A breakthrough in this area has now been achieved by a research team led by Zhihui Zeng and Gustav Nystr�m. The researchers are using nanofibers of cellulose as the basis for an aerogel, which is a light, highly porous material. Cellulose fibres are obtained from wood and, due to their chemical structure, enable a wide range of chemical modifications. They are therefore a highly popular research object. The crucial factor in the processing and modification of these cellulose nanofibres is to be able to produce certain microstructures in a defined way and to interpret the effects achieved. These relationships between structure and properties are the very field of research of Nystr�m's team at Empa.

研究人员已经成功地制造纤维素纳米纤维和银纳米线的复合物,和由此产生的超轻的精细结构,其提供针对电磁辐射优良的屏蔽。该材料的效果是令人印象深刻:每立方厘米仅为1.7毫克的密度,银增强纤维素气凝胶达到超过40 dB,屏蔽在高分辨率雷达辐射(8至12千兆赫)的频率范围内 - 在其他话:几乎在这个频率范围内的所有辐射通过材料截获。

冰晶控制形状

不仅纤维素和银导线的正确组合物是决定性的屏蔽效果,而且该材料的孔隙结构。内的孔,所述电磁场来回反射,并且另外触发在复合材料中的电磁场,这抵消入射场。以获得最佳的尺寸和形状的孔中,研究人员倾物料进入预冷却模具,并允许它慢慢冻结出来。冰晶体的生长用于缓冲的字段创建最佳的孔结构。

用该制造方法中,阻尼效应甚至可以在不同的空间方向中指定:如果材料在从底部到顶部的模具冻结出来,电磁阻尼效果是在垂直方向弱。在水平方向 - 即垂直于凝固方向 - 阻尼效果进行了优化。投在这样的屏蔽结构是高度灵活:即使弯曲来回一千次后,减振效果几乎是一样与原始材料。所期望的吸收可以甚至通过添加更多或更少的银纳米线的复合物,以及通过浇铸气凝胶的孔隙率和流延层的厚度来容易地调整。

世界上最轻的电磁屏蔽

在另一个实验中,研究人员从复合材料中除去银纳米线和连接它们的纤维素纳米纤维与碳化钛,其使用特殊的蚀刻过程中产生的二维纳米片。所述纳米板像的与柔性“砂浆”由纤维素纤维结合在一起硬“砖”。这种制剂还冷冻在有针对性地冷却的形式。相对于所述材料的重量,没有其他的材料可以实现这样的屏蔽。这也使得碳化钛纳米纤维素气凝胶在世界迄今为止最轻的电磁屏蔽材料。

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欲了解更多信息,请点击这里

联系方式:
Gustav Nystr�m

41-587-654-583

@Empa_CH

版权所有©EMPA

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