Recent, Sun Rong și alți cercetători de la Institutul de Tehnologie Avansată din Shenzhen, Academia Chineză de Științe, au propus o strategie simplă de tratament termic într-o singură etapă pentru a prepara materiale spumoase ușoare din melamină carbonizată acoperite cu oxid de argint/grafen redus (CMF/rGO/Ag). Materialul spumos din melamină carbonizată a oferit proprietăți mecanice excelente și un efect excelent de ecranare EMI (EMI SE).
Creșterea comunicațiilor 5G și a telefoanelor inteligente a exacerbat problema interferențelor electromagnetice.
Interferențele electromagnetice severe pot cauza pierderi de date, defecțiuni ale sistemului și chiar pot pune în pericol sănătatea umană.
Dezvoltarea de materiale de ecranare a interferențelor electromagnetice de înaltă performanță, cu densitate ultra-scăzută și flexibilitate mecanică bună este o modalitate eficientă de a suprima poluarea sau radiația dăunătoare undelor electromagnetice.
Pentru materialele metalice tradiționale, îmbunătățirea conductibilității a fost întotdeauna strategia principală pentru obținerea unor materiale de ecranare de înaltă performanță.
În plus, noi nanomateriale, cum ar fi grafenul, nanotuburile de carbon și MXene, au fost, de asemenea, raportate că au performanțe ridicate de ecranare EMI.
Datorită procesului de fabricație extrem de flexibil al nanomaterialelor, aceste materiale sunt prelucrate sub formă de spumă sau film pentru ecranarea EMI. În comparație cu forma spumă a nanomaterialelor, peliculele dense prezintă o conductivitate mai mare.
Conductivitatea ridicată poate genera direct EMI SE ridicat prin reflectarea puternică a undelor electromagnetice incidente.
De exemplu, coeficientul de reflexie a undelor electromagnetice a metalelor cu conductoare ridicată depășește de obicei 90%, ceea ce înseamnă că 90% din undele electromagnetice incidente vor fi reflectate în spațiul liber.
Undele electromagnetice reflectate pot provoca, de asemenea, o poluare secundară gravă cu radiații electromagnetice. Este încă o provocare să se obțină materiale de ecranare EMI de înaltă performanță cu coeficient scăzut de reflexie a undelor electromagnetice.
Materialul de ecranare de tip spumă este compus dintr-o structură poroasă. Datorită greutății sale ușoare, compresibilității mecanice bune și performanței de ecranare EMI reglabile, are un potențial mare în înlocuirea materialelor tradiționale de ecranare metalice rigide.
În special, structura poroasă permite materialului de ecranare de tip spumă să aibă reflexii multiple evidente asupra undelor electromagnetice incidente, astfel încât spuma să poată absorbi și atenua undele electromagnetice. S-a raportat că structura poroasă va îmbunătăți absorbția undelor electromagnetice de către MXene.
În comparație cu materialele solide, structura poroasă are o capacitate mai bună de potrivire a impedanței undelor electromagnetice și poate face ca undele electromagnetice incidente să intre în structura internă a spumei de ecranare. Prin urmare, materialele de ecranare EMI cu coeficient de reflexie scăzut și coeficient de absorbție ridicat ar trebui să aibă o bună potrivire a impedanței (reflexie scăzută) și o reflexie multiplă mare. De exemplu, au fost pregătite structuri stratificate, structuri multistrat și structuri izotrope, cu EMI SE și coeficienți de absorbție ridicati. În general, structurile complexe și componentele multiple implică adesea procesare în mai multe etape, iar flexibilitatea mecanică este slabă.
Spuma de poliimidă placată cu argint a fost preparată prin metoda de pulverizare fizică, iar densitatea sa a fost de 23 kg/m3. Spuma de melamină placată cu argint a fost preparată prin depunere chimică. Spuma de melamină placată cu argint preparată are un SE ridicat EMI de 90 dB și un conținut de argint de 63.5% în greutate. În plus, este propusă, de asemenea, o metodă de placare electromagnetică cu spumă hibridă de polimetacrilimidă acoperită cu cupru/nichel și nanofibre acoperite cu nanoparticule de aur, pe bază de polimer.
Cu toate acestea, din cauza nepotrivirii interfeței inerente dintre metalul rigid și cadrul flexibil, materialele de ecranare din spumă metalică preparate prin galvanizare, placare electroless și pulverizare fizică au proprietăți mecanice slabe. Îmbunătățirea conexiunii dintre particulele de metal și scheletul flexibil de spumă și realizarea de materiale de ecranare cu spumă metalică cu proprietăți mecanice excelente sunt încă pline de provocări.
În acest studiu, autorul a propus o strategie simplă de tratare termică într-un singur pas pentru a prepara un material de spumă compozit cu melamină carbonizată (CMF/rGO/Ag) acoperit cu argint/oxid de grafen redus, care are proprietăți mecanice excelente și efect excelent de ecranare EMI (EMI SE). Datorită interfeței îmbunătățite dintre cadrul compozit și argint, spuma CMF/rGO/Ag a arătat o stabilitate structurală excelentă după 1000 de cicluri de încercare de compresie la încărcare-descărcare. În plus, EMI SE al spumei a atins 50.6 dB la o densitate de numai 16 mg cm2 g-1 și un conținut de Ag ultra-scăzut de 0.09 vol%.
În mod interesant, cooperarea cadrului poros și a interfețelor multiple a dus la un coeficient de absorbție neobișnuit de ridicat (peste 0.5) al spumei CMF/rGO/Ag. Mecanismul de ecranare cu coeficient de absorbție ridicat al spumei CMF/rGO/Ag a fost studiat în continuare prin analiza cu elemente finite (FEA). Performanța excelentă de ecranare EMI în câmp apropiat a spumei CMF/rGO/Ag arată că spuma CMF/rGO/Ag cu densitate scăzută și puternică are avantaje mari și perspective largi de aplicare ca materiale de ecranare EMI pentru ambalajele electronice.