01:56 2023-01-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Nanomaterialul electrofilat oferă o protecție excelentă împotriva interferențelor electromagnetice
_ Nanomaterialul electrospun oferă o protecție excelentă împotriva interferențelor electromagnetice
Inginerii au folosit „electrosfilarea”, o nouă tehnică de fabricare a nanomaterialelor, pentru a produce o țesătură inedită care oferă o protecție de înaltă performanță împotriva interferențelor electromagnetice, un fenomen care poate duce la defecțiuni ale dispozitivelor electronice și la niveluri ridicate de expunere poate dăuna sănătății umane.
Tehnica este descrisă într-o lucrare publicată în Nano Research la 31 decembrie 2022.
Câmpurile electrice și magnetice generate de echipamentele electrice pot interfera negativ cu sistemele digitale fie intern, fie extern. O astfel de întrerupere poate duce la defecțiuni periculoase dacă astfel de dispozitive funcționează aproape unul de celălalt, în special în cazul echipamentelor de transport sau medicale, cum ar fi stimulatoarele cardiace și pompele de insulină. Această interferență nu poate afecta numai dispozitivele electronice, ci la niveluri foarte ridicate pe perioade scurte, poate pune în pericol și biologia umană, care face uz parțial de procese bioelectromagnetice.
Din toate aceste motive, o mare măsură. se depune mult efort pentru a proteja oamenii, dispozitivele și părțile acestora împotriva interferențelor electromagnetice. Pentru a evita ca dispozitivele – în special cele purtate – prea voluminoase și grele, astfel de ecranare trebuie să fie, de asemenea, ușoare și flexibile.
Din anii 1960, o astfel de ecranare s-a concentrat pe utilizarea țesăturilor din sârmă metalică, sârme metalice amestecate. cu fibre chimice și placare cu argint. Cu toate acestea, costurile ridicate și flexibilitatea redusă au reprezentat bariere majore în calea acceptării pe scară largă a unor astfel de țesături de protecție electromagnetică.
Mai recent și în mare parte datorită nevoilor de ecranare electromagnetică ale tehnologiilor militare furtive, noi materiale pe bază de carbon din grafenul aerogelurilor de carbon și nanotuburilor de carbon au fost aplicate cu mare succes în diferite aplicații de absorbție electromagnetică și ecranare. Datorită structurilor speciale ale acestor materiale, la scară microscopică și la scară nanometrică, care se bazează în principal pe împrăștierea și reflectarea radiației între straturi, precum și pe transferul de electroni, pentru a obține o atenuare ridicată a undelor electromagnetice. De asemenea, beneficiază de conductivitate electrică și suprafață ridicată, greutate redusă, flexibilitate și durabilitate ecologică.
Compozite speciale cu structură de plasă, construite prin combinarea așa-numitelor materiale unidimensionale (panglici sau fire excepțional de subțiri între 1 și 100 nanometri în lungime și efectiv fără lățime) cu materiale bidimensionale (materiale similare subțiri, dar existente sub formă plană, ca o bucată de hârtie extrem de subțire), au proprietăți deosebit de excelente de absorbție a undelor electromagnetice și de ecranare.
< „Dar chiar și aici, integrarea mai multor funcții, cum ar fi protecția undelor electromagnetice, durabilitatea și confortul, menținând în același timp flexibilitatea inerentă a țesăturilor, a rămas o provocare formidabilă”, a spus Shuo Zhang, autorul principal al lucrării și cercetător la State Key Laboratory. de Biofibre și Eco-textile, Colegiul de Știința și Ingineria Materialelor de la Universitatea Qingdao.Cu toate acestea, în ultimii ani, o serie de Structurile naționale stratificate realizate din carburi (orice compus de carbon și un metal) și nitruri (orice compus anorganic de azot) au început să atragă atenția cercetătorilor de ecranare electromagnetică. Aceste materiale 2D se numesc MXenes, deoarece sunt produse din substanțe „MAX”, unde M reprezintă un metal de tranziție timpurie, cum ar fi titanul, vanadiul și cromul; A reprezintă oricare dintre elementele grupului A din tabelul periodic, cum ar fi aluminiu, siliciu și staniu; iar X reprezintă carbon sau azot. Sufixul „ene” este acolo pentru a sugera o similitudine nanostructurală cu grafenul.
De obicei, aceste MXene au fost produse printr-un proces de gravare prin scufundarea unei substanțe MAX în acid fluorhidric. Structura lor stratificată 2D oferă multe opțiuni pentru reflexia internă, precum și oferind eficiență superioară a transferului de electroni, suprafață mare și proprietăți mecanice, toate acestea oferind o absorbție excelentă a undelor electromagnetice.
Cel mai performant MXene astfel încât până acum a atins o performanță de „pierdere prin reflexie” de -41,8 decibeli la 1,1 milimetri.
Cercetătorii au crezut că ar putea depăși acest lucru explorând alte metode de fabricație decât gravarea și s-au uitat la electrofilare. Aceasta este o tehnică de fabricare a fibrelor extrem de înguste, la scară nanometrică. O soluție care conține materialul dorit este ținută într-o seringă cu vârful unui ac și apoi o sursă de energie de înaltă tensiune permite acumularea sarcinii electrice pe suprafața lichidului. La un anumit punct, repulsia electrostatică dintre sarcini depășește tensiunea superficială a soluției. Acest lucru produce un jet extrem de fin de lichid, care se usucă pe măsură ce iese din seringă și se întinde și mai mult prin repulsie electrostatică.
Tehnologia de electrofilare oferă, de asemenea, una dintre cele mai simple și mai ieftine moduri de a pregăti nanofibrele, precum și simplu de operat.
Microstructura, diametrul, orientarea și densitatea de stivuire a fibrelor obținute prin electrofilare pot fi, de asemenea, ajustate prin modificarea parametrilor procesului. Prin adăugarea de elemente metalice magnetice la soluția precursor de electrofilare, după electrofilare și un tratament termic la temperatură înaltă, membranele compozite nanofibroase rezultate produc pierderi magnetice semnificative care îmbunătățesc semnificativ performanța de atenuare a undelor electromagnetice.
The cercetătorii au electrofilat un nou compozit de nanofoi MXene bidimensionale combinate cu nanoparticule magnetice de fier și nichel, precum și nanofibre de carbon unidimensionale (CNF). Țesătura de protecție electromagnetică compozită multidimensională obținută prin electrofilare evită în mod eficient o aglomerare de structuri 1D și o auto-stivuire a structurilor 2D - provocări care au afectat materialul absorbant electromagnetic MXene anterior fabricat în trecut - reducând în același timp costurile și eliminând dificultatea procesării. .
Materialul lor îl depășește într-adevăr pe cel mai performant anterior, realizând o performanță de absorbție electromagnetică de -54,1 decibeli la 2,7 mm, oferind în același timp o flexibilitate ridicată și o impermeabilizare ușoară care oferă o durabilitate superioară țesăturii de protecție în medii dure. .
Comentarii:
Adauga Comentariu