Recentment, Sun Rong i altres investigadors relacionats de l'Institut de Tecnologia Avançada de Shenzhen de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències van proposar una estratègia senzilla de tractament tèrmic d'un sol pas per preparar materials d'escuma de melamina carbonitzada recoberts de plata/òxid de grafè reduït (CMF/rGO/Ag) lleugers. El material d'escuma de melamina composta carbonitzada va proporcionar excel·lents propietats mecàniques i un excel·lent efecte de blindatge EMI (EMI SE).
L'auge de les comunicacions 5G i els telèfons intel·ligents ha agreujat el problema de les interferències electromagnètiques.
Les interferències electromagnètiques greus poden causar pèrdua de dades, fallades del sistema i fins i tot posar en perill la salut humana.
El desenvolupament de materials de blindatge contra interferències electromagnètiques d'alt rendiment amb densitat ultrabaixa i bona flexibilitat mecànica és una manera eficaç de suprimir la contaminació o radiació per ones electromagnètiques nocives.
Per als materials metàl·lics tradicionals, millorar la conductivitat sempre ha estat l'estratègia principal per aconseguir materials de blindatge d'alt rendiment.
A més, també s'ha informat que nous nanomaterials com el grafè, els nanotubs de carboni i el MXene tenen un alt rendiment de blindatge EMI.
A causa del procés de fabricació altament flexible dels nanomaterials, aquests materials es processen en forma d'escuma o pel·lícula per al blindatge EMI. En comparació amb la forma escumosa dels nanomaterials, les pel·lícules denses presenten una conductivitat més alta.
Una alta conductivitat pot generar directament una EMI SE elevada reflectint fortament les ones electromagnètiques incidents.
Per exemple, el coeficient de reflexió de les ones electromagnètiques dels metalls altament conductors sol superar el 90%, cosa que significa que el 90% de les ones electromagnètiques incidents es reflectiran a l'espai lliure.
Les ones electromagnètiques reflectides també poden causar una greu contaminació per radiació electromagnètica secundària. Encara és un repte obtenir materials de blindatge EMI d'alt rendiment amb un baix coeficient de reflexió d'ones electromagnètiques.
El material de blindatge tipus escuma està compost d'una estructura porosa. Gràcies al seu pes lleuger, la bona compressibilitat mecànica i el rendiment de blindatge EMI ajustable, té un gran potencial per substituir els materials de blindatge metàl·lics rígids tradicionals.
En particular, l'estructura porosa permet que el material de blindatge tipus escuma tingui reflexions múltiples evidents sobre les ones electromagnètiques incidents, de manera que l'escuma pot absorbir i atenuar les ones electromagnètiques. S'ha informat que l'estructura porosa millorarà l'absorció d'ones electromagnètiques per part del MXene.
En comparació amb els materials sòlids, l'estructura porosa té una millor capacitat d'adaptació d'impedància d'ones electromagnètiques i pot fer que les ones electromagnètiques incidents entrin a l'estructura interna de l'escuma de blindatge. Per tant, els materials de blindatge EMI amb un coeficient de reflexió baix i un coeficient d'absorció alt haurien de tenir una bona adaptació d'impedància (baixa reflexió) i una reflexió múltiple alta. Per exemple, s'han preparat estructures en capes, estructures multicapa i estructures isotròpiques, amb coeficients d'absorció i EMI SE elevats. En general, les estructures complexes i els components múltiples sovint impliquen un processament en diversos passos i la flexibilitat mecànica és deficient.
L'escuma de poliimida platejada es va preparar mitjançant el mètode de polvorització física i la seva densitat era de 23 kg/m3. L'escuma de melamina platejada es va preparar per deposició química. L'escuma de melamina platejada preparada té una EMI alta SE de 90 dB i un contingut de plata del 63.5% en pes. A més, també es proposa un mètode de recobriment sense electròlits basat en nanofibres de polímer recobert d'escuma híbrida de polimetacrilimida recoberta de coure/níquel i nanopartícules d'or amb blindatge contra interferències electromagnètiques.
Tanmateix, a causa de la inherent discrepància d'interfície entre el metall rígid i el marc flexible, els materials de blindatge d'escuma metàl·lica preparats per galvanoplàstia, galvanoplàstia sense electròlits i polvorització física tenen propietats mecàniques deficients. Millorar la connexió entre les partícules metàl·liques i l'esquelet d'escuma flexible i aconseguir materials de blindatge d'escuma metàl·lica amb excel·lents propietats mecàniques encara són reptes.
En aquest estudi, l'autor va proposar una estratègia senzilla de tractament tèrmic d'un sol pas per preparar un material compost d'escuma de melamina carbonitzada recoberta de plata/òxid de grafè reduït (CMF/rGO/Ag) lleuger, que té excel·lents propietats mecàniques i un excel·lent efecte de blindatge EMI (EMI SE). A causa de la interfície millorada entre l'estructura composta i la plata, l'escuma CMF/rGO/Ag va mostrar una excel·lent estabilitat estructural després de 1000 cicles de proves de compressió de càrrega i descàrrega. A més, l'EMI SE de l'escuma va assolir els 50.6 dB amb una densitat de només 16 mg cm2 g-1 i un contingut d'Ag ultrabaix del 0.09% en volum.
Curiosament, la cooperació de l'estructura porosa i les múltiples interfícies va donar lloc a un coeficient d'absorció inusualment alt (superior a 0.5) de l'escuma CMF/rGO/Ag. El mecanisme de blindatge d'alt coeficient d'absorció de l'escuma CMF/rGO/Ag es va estudiar més a fons mitjançant l'anàlisi d'elements finits (FEA). L'excel·lent rendiment de blindatge EMI de camp proper de l'escuma CMF/rGO/Ag demostra que l'escuma CMF/rGO/Ag de baixa densitat i forta té grans avantatges i àmplies perspectives d'aplicació com a materials de blindatge EMI per a envasos electrònics.