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蜂窩狀石墨烯材料:適用于超高性能電磁屏蔽應(yīng)用

來源:智匯工業(yè)

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所屬頻道:新聞中心

關(guān)鍵詞:蜂窩狀石墨烯 超高性能電磁屏蔽

    隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、可穿戴設(shè)備的發(fā)展,電路集成越來越復(fù)雜。無論是汽車高性能的音響系統(tǒng),還是體積越來越小的5G通信設(shè)備,要保證這些電子產(chǎn)品正常運行,電磁干擾屏蔽至關(guān)重要。


    在電子設(shè)備工作時,既不希望被外界電磁波干擾,又不希望自身輻射出電磁波干擾外界設(shè)備及危害人體健康,所以需要阻斷電磁波的傳播路徑。這就要求其自身產(chǎn)生的電磁波被吸收,而外界入射的電磁波被反射或吸收。


    傳統(tǒng)金屬比如銅和鋁等,是常用的電磁屏蔽材料,但它們?nèi)菀妆桓g且密度較高。此外,它們以反射電磁波為主,往往容易造成二次污染。因此在便攜式可穿戴設(shè)備和航空航天材料中,具備優(yōu)異力學(xué)性能和超低密度的電磁屏蔽材一直是剛需。


    基于此,科學(xué)家們使用石墨烯、MXenes(過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物)和金屬納米線,研發(fā)出具有超低密度、超高電磁屏蔽性能和優(yōu)異力學(xué)性能的復(fù)合物。


    該石墨烯復(fù)合物能使入射的電磁波被多次反射和吸收,適合用于超高性能的電磁屏蔽應(yīng)用。該材料內(nèi)部模仿蜂巢結(jié)構(gòu),能有效降低材料密度并增強電磁屏蔽性能。通常情況下,只需在計算機中輸入想要的圖案,就能訂制出想要的蜂窩狀多孔石墨烯材料,甚至可以做出刺繡圖案。


    蜂窩結(jié)構(gòu)的好處還在于,材料在面對彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等時,蜂窩結(jié)構(gòu)可使得應(yīng)力分散,從而避免應(yīng)力集中導(dǎo)致材料疲勞損傷的情況發(fā)生。因此,即便給蜂窩狀多孔石墨烯材料做了1000次彎曲循環(huán)試驗,其電性能也絲毫未損。


    另外,蜂窩狀多孔石墨烯材料厚度更大,電磁屏蔽性能更好。單片48.3μm 的蜂窩狀多孔石墨烯材料,在10 GHz時的電磁屏蔽性能大約是40dB,此時它能屏蔽 99.99% 的入射電磁波;當(dāng)把該材料堆疊到 6 層后,電磁屏蔽性能可達 80 dB,并能衰減 99.999999% 的入射電磁波。


    值得一提的是,該材料成本較低。蜂窩狀多孔石墨烯材料的原材料為商用聚酰亞胺,尺寸為 50 cm*100 cm 的商用聚酰亞胺薄膜的價格約為100元人民幣。而市面上由化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長的銅基底多層石墨烯尺寸 5 cm*5 cm 的價格約為2000元。


    并且,與石墨烯的CVD生長技術(shù)相比,該技術(shù)工藝簡單、條件溫和可控,制造過程效率高,很適合大規(guī)模制備。


    目前,科學(xué)家們正在積極提高技術(shù)壁壘,希望可以使用該材料打造出特色產(chǎn)品。未來,經(jīng)過進一步的研發(fā),希望其可以能夠帶給人們新的驚喜。


    (審核編輯: 智匯小新)

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