EMPA科学家开发基于气凝胶的世界最轻电磁屏蔽装置

2020年07月03日 11:41 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

遏制电子元件产生的电磁辐射是电子设备设计者的一个重要考虑因素,但如今的金属基屏蔽材料也有其弊端。瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)的科学家们开发出了一种新的基于气凝胶的材料,可以阻挡多种频率,形成了他们所描述的迄今为止世界上最轻的电磁屏蔽材料。

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阻挡电子设备中的电磁辐射对维持其性能至关重要,因为如果这些场没有与周围环境隔离,就会影响信号传输或附近电子设备的功能。工程师们经常使用薄金属片来完成这项任务,但这些金属片会增加设备的额外重量,而且不一定能与设计完美结合。

EMPA团队一直在研究替代材料,希望能生产出更轻、可塑性更强的解决方案,这让他们找到了来自木材的纤维素纤维。这些纤维素纤维被细化到纳米级大小,并与银纳米线结合在一起,形成了一种轻质多孔的气凝胶,具有“优异的电磁辐射屏蔽效果”,密度仅为每立方厘米1.7毫克。

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在纤维素纤维和银纳米线的成分产生屏蔽效果的同时,材料的多孔性也起到了作用。当电磁场遇到孔隙时,会在空隙内反弹,产生二次电磁场,实际上抵消了原有的电磁场。根据该团队的说法,这种综合效应是一种能够阻挡8至12GHz范围内几乎所有辐射的材料。同时,所需的吸收水平可以通过调整材料的孔隙率、银纳米线的数量和厚度来调整。

该团队能够通过将银纳米线换成碳化钛板来进一步减轻重量,碳化钛板的作用就像 “砖头”,而纤维素纤维则是 "砂浆"。该团队称,这种碳化钛纤维素气凝胶组合是“迄今为止世界上最轻的电磁屏蔽材料”。

两篇论文详细介绍了这项研究,分别发表在《ACS Nano》《Advanced Science》上。

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