Kamakailan lamang, si Sun Rong at iba pang kaugnay na mananaliksik mula sa Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences ay nagpanukala ng isang simpleng one-step heat treatment strategy upang maghanda ng magaan na silver/reduced graphene oxide coated carbonized melamine (CMF/rGO/Ag) foam materials. Ang carbonized-composite melamine foam material ay nagbigay ng mahusay na mekanikal na katangian at mahusay na EMI shielding effect (EMI SE).
Ang pagtaas ng 5G na komunikasyon at mga smart phone ay nagpalala sa problema ng electromagnetic interference.
Ang matinding electromagnetic interference ay maaaring magdulot ng pagkawala ng data, pagkabigo ng system, at maging mapanganib ang kalusugan ng tao.
Ang pagbuo ng mga high-performance na electromagnetic interference shielding na materyales na may napakababang density at mahusay na mekanikal na flexibility ay isang epektibong paraan upang sugpuin ang nakakapinsalang electromagnetic wave pollution o radiation.
Para sa mga tradisyunal na materyales na metal, ang pagpapabuti ng kondaktibiti ay palaging ang pangunahing diskarte para sa pagkamit ng mataas na pagganap ng mga materyales sa kalasag.
Bilang karagdagan, ang mga bagong nanomaterial tulad ng graphene, carbon nanotubes, at MXene ay naiulat din na may mataas na pagganap ng EMI shielding.
Dahil sa napaka-flexible na proseso ng pagmamanupaktura ng mga nanomaterial, ang mga materyales na ito ay pinoproseso sa foam o film form para sa EMI shielding. Kung ikukumpara sa foamed form ng nanomaterials, ang mga siksik na pelikula ay nagpapakita ng mas mataas na conductivity.
Ang mataas na conductivity ay maaaring direktang makabuo ng mataas na EMI SE sa pamamagitan ng malakas na pagpapakita ng mga insidente ng electromagnetic wave.
Halimbawa, ang electromagnetic wave reflection coefficient ng mataas na conductive na mga metal ay karaniwang lumalampas sa 90%, na nangangahulugan na ang 90% ng mga insidente ng electromagnetic wave ay makikita sa libreng espasyo.
Ang mga sinasalamin na electromagnetic wave ay maaari ding maging sanhi ng malubhang pangalawang electromagnetic radiation polusyon. Isang hamon pa rin ang makakuha ng mataas na pagganap na EMI shielding na materyales na may mababang electromagnetic wave reflection coefficient.
Ang foam-type shielding material ay binubuo ng isang porous na istraktura. Dahil sa magaan na timbang nito, mahusay na mekanikal na compressibility at adjustable na EMI shielding performance, ito ay may malaking potensyal sa pagpapalit ng tradisyonal na matibay na metal shielding na materyales.
Sa partikular, ang porous na istraktura ay nagbibigay-daan sa foam-type shielding material na magkaroon ng malinaw na maramihang pagmuni-muni sa mga insidente ng electromagnetic wave, upang ang foam ay maaaring sumipsip at magpapahina ng mga electromagnetic wave. Naiulat na ang porous na istraktura ay magpapahusay sa pagsipsip ng mga electromagnetic wave ng MXene.
Kung ikukumpara sa mga solidong materyales, ang porous na istraktura ay may mas mahusay na electromagnetic wave impedance na kakayahan sa pagtutugma, at maaaring gumawa ng insidente ng mga electromagnetic wave na pumasok sa panloob na istraktura ng shielding foam. Samakatuwid, ang EMI shielding materials na may mababang reflection coefficient at mataas na absorption coefficient ay dapat magkaroon ng magandang impedance matching (mababang reflection) at mataas na multiple reflection. Halimbawa, inihanda ang mga layered na istruktura, multi-layer na istruktura at isotropic na istruktura, na may mataas na EMI SE at mga koepisyent ng pagsipsip. Sa pangkalahatan, ang mga kumplikadong istruktura at maraming bahagi ay kadalasang nagsasangkot ng maraming hakbang na pagproseso, at ang mekanikal na kakayahang umangkop ay hindi maganda.
Ang silver-plated polyimide foam ay inihanda sa pamamagitan ng physical spraying method, at ang density nito ay 23kg/m3. Ang silver-plated melamine foam ay inihanda sa pamamagitan ng chemical deposition. Ang inihandang silver-plated melamine foam ay may EMI high SE na 90 dB at silver content na 63.5 wt%. Bilang karagdagan, iminungkahi din ang isang copper/nickel coated polymethacrylimide hybrid foam at gold nanoparticle coated polymer-based nanofiber electromagnetic interference shielding electroless plating method.
Gayunpaman, dahil sa likas na hindi pagkakatugma ng interface sa pagitan ng matibay na metal at ng nababaluktot na frame, ang mga metal foam shielding na materyales na inihanda ng electroplating, electroless plating at physical spraying ay may mahinang mekanikal na katangian. Ang pagpapahusay ng koneksyon sa pagitan ng mga particle ng metal at ng nababaluktot na balangkas ng foam at napagtatanto ang mga materyal na panlaban sa metal foam na may mahusay na mga katangian ng mekanikal ay puno pa rin ng mga hamon.
Sa pag-aaral na ito, iminungkahi ng may-akda ang isang simpleng one-step na diskarte sa heat treatment para maghanda ng magaan na silver/reduced graphene oxide coated carbonized melamine (CMF/rGO/Ag) composite foam material, na may mahuhusay na mekanikal na katangian at Mahusay na EMI shielding effect (EMI SE). Dahil sa pinahusay na interface sa pagitan ng composite framework at ng silver, ang CMF/rGO/Ag foam ay nagpakita ng mahusay na structural stability pagkatapos ng 1000 loading-unloading compression test cycles. Bilang karagdagan, ang EMI SE ng foam ay umabot sa 50.6 dB sa density na 16 mg cm2 g-1 lamang at isang ultra-low Ag content na 0.09 vol%.
Kapansin-pansin, ang pakikipagtulungan ng porous na balangkas at maraming mga interface ay nagresulta sa hindi pangkaraniwang mataas na koepisyent ng pagsipsip (mahigit sa 0.5) ng CMF/rGO/Ag foam. Ang mataas na pagsipsip na coefficient shielding na mekanismo ng CMF/rGO/Ag foam ay karagdagang pinag-aralan ng finite element analysis (FEA). Ang mahusay na near-field EMI shielding performance ng CMF/rGO/Ag foam ay nagpapakita na ang low-density, malakas na CMF/rGO/Ag foam ay may mahusay na mga pakinabang at malawak na mga prospect ng aplikasyon bilang EMI shielding materials para sa electronic packaging.