Nedavno so Sun Rong in drugi sorodni raziskovalci z Inštituta za napredno tehnologijo Shenzhen Kitajske akademije znanosti predlagali preprosto enostopenjsko strategijo toplotne obdelave za pripravo lahkih penastih materialov iz karboniziranega melamina (CMF/rGO/Ag), prevlečenih s srebrom/reduciranim grafenovim oksidom. Karbonizirani kompozitni penasti material iz melamina je nudil odlične mehanske lastnosti in odličen učinek zaščite pred elektromagnetnimi motnjami (EMI SE).
Vzpon komunikacij 5G in pametnih telefonov je poslabšal problem elektromagnetnih motenj.
Hude elektromagnetne motnje lahko povzročijo izgubo podatkov, okvaro sistema in celo ogrozijo zdravje ljudi.
Razvoj visokozmogljivih materialov za zaščito pred elektromagnetnimi motnjami z ultra nizko gostoto in dobro mehansko prožnostjo je učinkovit način za zatiranje škodljivega onesnaženja ali sevanja z elektromagnetnimi valovi.
Pri tradicionalnih kovinskih materialih je bilo izboljšanje prevodnosti vedno glavna strategija za doseganje visokozmogljivih zaščitnih materialov.
Poleg tega je bilo poročano, da imajo novi nanomateriali, kot so grafen, ogljikove nanocevke in MXene, tudi visoko učinkovitost zaščite pred EMI.
Zaradi zelo prilagodljivega proizvodnega procesa nanomaterialov se ti materiali predelujejo v peno ali film za zaščito pred EMI. V primerjavi s penasto obliko nanomaterialov imajo gosti filmi večjo prevodnost.
Visoka prevodnost lahko neposredno ustvari visoko EMI SE z močnim odbojem vpadnih elektromagnetnih valov.
Na primer, koeficient odboja elektromagnetnih valov pri visoko prevodnih kovinah običajno presega 90 %, kar pomeni, da se bo 90 % vpadnih elektromagnetnih valov odbilo v prosti prostor.
Odbiti elektromagnetni valovi lahko povzročijo tudi resno sekundarno elektromagnetno sevanje. Pridobitev visokozmogljivih materialov za zaščito pred EMI z nizkim koeficientom odboja elektromagnetnih valov je še vedno izziv.
Zaščitni material iz pene ima porozno strukturo. Zaradi majhne teže, dobre mehanske stisljivosti in nastavljive zaščite pred elektromagnetnimi motnjami ima velik potencial pri zamenjavi tradicionalnih togih kovinskih zaščitnih materialov.
Predvsem porozna struktura omogoča, da ima penasti zaščitni material očitne večkratne odboje vpadnih elektromagnetnih valov, tako da lahko pena absorbira in oslabi elektromagnetne valove. Poročali so, da bo porozna struktura povečala absorpcijo elektromagnetnih valov s strani MXene.
V primerjavi s trdnimi materiali ima porozna struktura boljšo sposobnost prilagajanja impedance elektromagnetnih valov in lahko povzroči, da vpadni elektromagnetni valovi vstopijo v notranjo strukturo zaščitne pene. Zato bi morali imeti zaščitni materiali za EMI z nizkim koeficientom odboja in visokim koeficientom absorpcije dobro prilagajanje impedance (nizek odboj) in visok večkratni odboj. Na primer, pripravljene so bile plastovite strukture, večplastne strukture in izotropne strukture z visokim koeficientom EMI SE in absorpcije. Na splošno kompleksne strukture in večkomponentne strukture pogosto zahtevajo večstopenjsko obdelavo, mehanska fleksibilnost pa je slaba.
Posrebrena poliimidna pena je bila pripravljena s fizikalnim brizganjem, njena gostota pa je bila 23 kg/m3. Posrebrena melaminska pena je bila pripravljena s kemičnim nanašanjem. Pripravljena posrebrena melaminska pena ima visoko EMI SE 90 dB in vsebnost srebra 63.5 mas. %. Poleg tega je predlagana tudi metoda breztokovnega nanašanja elektromagnetnih motenj z bakreno/nikljevo prevlečeno polimetakrilimidno hibridno peno in z zlatimi nanodelci prevlečenimi nanovlakni na polimerni osnovi.
Vendar pa imajo zaradi inherentne neskladnosti na vmesniku med togo kovino in fleksibilnim okvirjem zaščitni materiali iz kovinske pene, pripravljeni z galvanizacijo, breztokovnim prevleko in fizikalnim brizganjem, slabe mehanske lastnosti. Izboljšanje povezave med kovinskimi delci in fleksibilnim penastim ogrodjem ter doseganje odličnih mehanskih lastnosti zaščitnih materialov iz kovinske pene sta še vedno polna izzivov.
V tej študiji je avtor predlagal preprosto enostopenjsko strategijo toplotne obdelave za pripravo lahkega kompozitnega penastega materiala iz karboniziranega melamina (CMF/rGO/Ag), prevlečenega s srebrom/reduciranim grafenovim oksidom, ki ima odlične mehanske lastnosti in odličen učinek zaščite pred elektromagnetnimi motnjami (EMI SE). Zaradi izboljšanega vmesnika med kompozitnim ogrodjem in srebrom je pena CMF/rGO/Ag pokazala odlično strukturno stabilnost po 1000 ciklih kompresijskega testa z obremenitvijo in razbremenitvijo. Poleg tega je EMI SE pene dosegel 50.6 dB pri gostoti le 16 mg cm2 g-1 in ultra nizki vsebnosti Ag 0.09 vol.%.
Zanimivo je, da je sodelovanje poroznega ogrodja in več vmesnikov povzročilo nenavadno visok absorpcijski koeficient (nad 0.5) pene CMF/rGO/Ag. Mehanizem zaščite z visokim absorpcijskim koeficientom pene CMF/rGO/Ag je bil nadalje preučen z analizo končnih elementov (FEA). Odlična zmogljivost zaščite pred elektromagnetnimi motnjami v bližnjem polju pene CMF/rGO/Ag kaže, da ima pena CMF/rGO/Ag z nizko gostoto in močno gostoto velike prednosti in široke možnosti uporabe kot material za zaščito pred elektromagnetnimi motnjami za elektronsko embalažo.