Nylig foreslo Sun Rong og andre relaterte forskere fra Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, en enkel ett-trinns varmebehandlingsstrategi for å fremstille lette sølv/redusert grafenoksidbelagte karboniserte melamin (CMF/rGO/Ag) skummaterialer. Det karboniserte komposittmelaminskummaterialet ga utmerkede mekaniske egenskaper og utmerket EMI-skjermingseffekt (EMI SE).
Fremveksten av 5G-kommunikasjon og smarttelefoner har forverret problemet med elektromagnetisk interferens.
Alvorlig elektromagnetisk interferens kan forårsake tap av data, systemfeil og til og med sette menneskers helse i fare.
Utviklingen av elektromagnetiske interferensskjermingsmaterialer med høy ytelse med ultralav tetthet og god mekanisk fleksibilitet er en effektiv måte å undertrykke skadelig elektromagnetisk bølgeforurensning eller stråling.
For tradisjonelle metallmaterialer har forbedring av ledningsevnen alltid vært den primære strategien for å oppnå høyytelses skjermingsmaterialer.
I tillegg har nye nanomaterialer som grafen, karbon nanorør og MXene også blitt rapportert å ha høy EMI-skjermingsytelse.
På grunn av den svært fleksible produksjonsprosessen av nanomaterialer, blir disse materialene behandlet til skum- eller filmform for EMI-skjerming. Sammenlignet med den skummede formen av nanomaterialer, viser tette filmer høyere ledningsevne.
Høy ledningsevne kan direkte generere høy EMI SE ved sterkt å reflektere innfallende elektromagnetiske bølger.
For eksempel overstiger den elektromagnetiske bølgerefleksjonskoeffisienten til sterkt ledende metaller vanligvis 90 %, noe som betyr at 90 % av innfallende elektromagnetiske bølger vil bli reflektert inn i ledig plass.
De reflekterte elektromagnetiske bølgene kan også forårsake alvorlig sekundær elektromagnetisk strålingsforurensning. Det er fortsatt en utfordring å skaffe høyytelses EMI-skjermingsmaterialer med lav elektromagnetisk bølgerefleksjonskoeffisient.
Beskyttelsesmaterialet av skumtypen er sammensatt av en porøs struktur. På grunn av sin lette vekt, gode mekaniske komprimerbarhet og justerbare EMI-skjermingsytelse, har den et stort potensial for å erstatte tradisjonelle stive metallskjermingsmaterialer.
Spesielt gjør den porøse strukturen det mulig for skjermingsmaterialet av skumtypen å ha åpenbare multiple refleksjoner på innfallende elektromagnetiske bølger, slik at skummet kan absorbere og dempe elektromagnetiske bølger. Det er rapportert at den porøse strukturen vil forbedre absorpsjonen av elektromagnetiske bølger av MXene.
Sammenlignet med faste materialer har den porøse strukturen bedre evne til å matche elektromagnetisk bølgeimpedans, og kan få innfallende elektromagnetiske bølger til å gå inn i den indre strukturen til skjermingsskummet. Derfor bør EMI-skjermingsmaterialer med lav refleksjonskoeffisient og høy absorpsjonskoeffisient ha god impedanstilpasning (lav refleksjon) og høy multippel refleksjon. Det er for eksempel utarbeidet lagdelte strukturer, flerlagsstrukturer og isotropiske strukturer, med høye EMI SE og absorpsjonskoeffisienter. Generelt sett involverer komplekse strukturer og multikomponenter ofte flertrinnsbehandling, og den mekaniske fleksibiliteten er dårlig.
Det sølvbelagte polyimidskummet ble fremstilt ved fysisk sprøytemetode, og dens tetthet var 23 kg/m3. Det sølvbelagte melaminskummet ble fremstilt ved kjemisk avsetning. Det preparerte sølvbelagte melaminskummet har en EMI høy SE på 90 dB og et sølvinnhold på 63.5 vekt%. I tillegg foreslås en kobber/nikkelbelagt polymetakrylmid hybridskum og gull nanopartikkelbelagt polymerbasert nanofiber elektromagnetisk interferensskjerming, strømløs pletteringsmetode.
På grunn av det iboende grensesnittmisforholdet mellom det stive metallet og den fleksible rammen, har imidlertid metallskumskjermingsmaterialene fremstilt ved elektroplettering, strømløs plettering og fysisk sprøyting dårlige mekaniske egenskaper. Å forbedre forbindelsen mellom metallpartiklene og det fleksible skumskjelettet og realisere metallskumskjermingsmaterialer med utmerkede mekaniske egenskaper er fortsatt fulle av utfordringer.
I denne studien foreslo forfatteren en enkel ett-trinns varmebehandlingsstrategi for å fremstille lett sølv/redusert grafenoksidbelagt karbonisert melamin (CMF/rGO/Ag) komposittskummateriale, som har utmerkede mekaniske egenskaper og utmerket EMI-skjermingseffekt (EMI SE). På grunn av det forbedrede grensesnittet mellom komposittrammeverket og sølvet, viste CMF/rGO/Ag-skum utmerket strukturell stabilitet etter 1000 lasting og lossing kompresjonstestsykluser. I tillegg nådde skummets EMI SE 50.6 dB ved en tetthet på bare 16 mg cm2 g-1 og et ultralavt Ag-innhold på 0.09 vol%.
Interessant nok resulterte samarbeidet mellom det porøse rammeverket og flere grensesnitt i den uvanlig høye absorpsjonskoeffisienten (over 0.5) til CMF/rGO/Ag-skummet. Den høye absorpsjonskoeffisient-skjermingsmekanismen til CMF/rGO/Ag-skum ble videre studert ved finitt element-analyse (FEA). Den utmerkede EMI-skjermingsytelsen til CMF/rGO/Ag-skum viser at sterkt CMF/rGO/Ag-skum med lav tetthet har store fordeler og brede bruksmuligheter som EMI-skjermingsmaterialer for elektronisk emballasje.