Hiljuti pakkusid Sun Rong ja teised Hiina Teaduste Akadeemia Shenzheni Kõrgtehnoloogia Instituudi teadlased välja lihtsa üheastmelise kuumtöötlusstrateegia kergete hõbe/redutseeritud grafeenoksiidiga kaetud karboniseeritud melamiinvahtmaterjalide (CMF/rGO/Ag) valmistamiseks. Karboniseeritud komposiitmelamiinvahtmaterjalil olid suurepärased mehaanilised omadused ja suurepärane elektromagnetilisi häireid varjestav efekt (EMI SE).
5G-side ja nutitelefonide levik on süvendanud elektromagnetiliste häirete probleemi.
Tõsised elektromagnetilised häired võivad põhjustada andmete kadu, süsteemi rikkeid ja isegi ohustada inimeste tervist.
Ülimalt madala tiheduse ja hea mehaanilise paindlikkusega kõrgjõudlusega elektromagnetiliste häirete varjestusmaterjalide väljatöötamine on tõhus viis kahjuliku elektromagnetlainete saaste või kiirguse summutamiseks.
Traditsiooniliste metallmaterjalide puhul on juhtivuse parandamine alati olnud peamine strateegia suure jõudlusega varjestusmaterjalide saavutamiseks.
Lisaks on teatatud, et ka uutel nanomaterjalidel, nagu grafeen, süsiniknanotorud ja MXene, on kõrge elektromagnetiliste häirete varjestusvõime.
Tänu nanomaterjalide väga paindlikule tootmisprotsessile töödeldakse neid materjale elektromagnetiliste häirete varjestamiseks vahuks või kileks. Võrreldes nanomaterjalide vahustatud vormiga on tihedatel kiledel suurem juhtivus.
Suur juhtivus võib otseselt tekitada kõrge EMI SE, peegeldades tugevalt langevaid elektromagnetlaineid.
Näiteks ületab kõrge juhtivusega metallide elektromagnetlainete peegeldustegur tavaliselt 90%, mis tähendab, et 90% langevatest elektromagnetlainetest peegeldub vabasse ruumi.
Peegeldunud elektromagnetlained võivad põhjustada ka tõsist sekundaarset elektromagnetkiirguse reostust. Kõrge jõudlusega ja madala elektromagnetlainete peegeldusteguriga elektromagnetilisi häireid varjestavate materjalide saamine on endiselt keeruline.
Vahtmaterjalist varjestusmaterjal koosneb poorsest struktuurist. Tänu oma kergele kaalule, heale mehaanilisele kokkusurutavusele ja reguleeritavale elektromagnetiliste häirete varjestusvõimele on sellel suur potentsiaal traditsiooniliste jäikade metallvarjestusmaterjalide asendamisel.
Eelkõige võimaldab poorne struktuur vahutaolisel varjestusmaterjalil langevatel elektromagnetlainetel selgelt mitmekordselt peegelduda, nii et vaht suudab elektromagnetlaineid neelata ja nõrgendada. On teatatud, et poorne struktuur suurendab elektromagnetlainete neeldumist MXene poolt.
Võrreldes tahkete materjalidega on poorsel struktuuril parem elektromagnetlainete impedantsi sobitusvõime ja see võib lasta langevatel elektromagnetlainetel siseneda varjestusvahu sisemisse struktuuri. Seetõttu peaksid madala peegeldusteguri ja kõrge neeldumisteguriga EMI-varjestusmaterjalidel olema hea impedantsi sobitus (madal peegeldus) ja kõrge mitmekordne peegeldus. Näiteks on valmistatud kihilisi struktuure, mitmekihilisi struktuure ja isotroopseid struktuure, millel on kõrge EMI SE ja neeldumistegurid. Üldiselt hõlmavad keerulised struktuurid ja mitmekomponendilised struktuurid sageli mitmeastmelist töötlemist ning mehaaniline paindlikkus on halb.
Hõbetatud polüimiidvaht valmistati füüsikalise pihustamise meetodil ja selle tihedus oli 23 kg/m3. Hõbetatud melamiinvaht valmistati keemilise sadestamise teel. Valmistatud hõbetatud melamiinvahu EMI kõrge SE on 90 dB ja hõbedasisaldus 63.5 massiprotsenti. Lisaks pakutakse välja ka vase/nikliga kaetud polümetakrüülimiidhübriidvahu ja kulla nanoosakestega kaetud polümeeril põhineva nanokiu elektromagnetiliste häirete varjestusega elektrivaba pindamise meetod.
Siiski on jäiga metalli ja painduva raami vahelise loomupärase liideste mittevastavuse tõttu galvaniseerimise, elektrivaba pindamise ja füüsikalise pihustamise teel valmistatud metallvahtmaterjalidel halvad mehaanilised omadused. Metallosakeste ja painduva vahtskeleti vahelise ühenduse parandamine ning suurepäraste mehaaniliste omadustega metallvahtmaterjalide valmistamine on endiselt täis väljakutseid.
Selles uuringus pakkus autor välja lihtsa üheastmelise kuumtöötlusstrateegia kerge hõbeda/redutseeritud grafeenoksiidiga kaetud karboniseeritud melamiinist (CMF/rGO/Ag) komposiitvahtmaterjali (CMF/rGO/Ag) valmistamiseks, millel on suurepärased mehaanilised omadused ja suurepärane elektromagnetilisi häireid varjestav efekt (EMI SE). Tänu komposiitraamistiku ja hõbeda vahelisele täiustatud liidesele näitas CMF/rGO/Ag vaht suurepärast struktuurilist stabiilsust pärast 1000 laadimis- ja tühjendussurvetesti tsüklit. Lisaks saavutas vahu EMI SE 50.6 dB tiheduse juures vaid 16 mg cm2 g-1 ja ülimadala Ag sisalduse juures 0.09 vol%.
Huvitaval kombel andis poorse raamistiku ja mitmete liideste koostöö tulemuseks CMF/rGO/Ag vahu ebatavaliselt kõrge neeldumisteguri (üle 0.5). CMF/rGO/Ag vahu kõrge neeldumisteguriga varjestusmehhanismi uuriti edasi lõplike elementide analüüsi (FEA) abil. CMF/rGO/Ag vahu suurepärane lähivälja elektromagnetiliste häirete varjestusvõime näitab, et madala tihedusega ja tugeval CMF/rGO/Ag vahul on suured eelised ja laialdased rakendusvõimalused elektroonikapakendi elektromagnetiliste häirete varjestusmaterjalina.