Die ligste afskerming materiaal in die wêreld

Aerogels teen elektromagnetiese straling

'N Deurbraak in hierdie gebied is nou bereik word deur 'n span navorsers onder leiding van Zhihui Zeng en Gustav Nyström. Die navorsers gebruik Vezels van sellulose as die basis vir 'n airgel, wat is 'n ligte, hoogs poreuse materiaal. Sellulosevesels verkry uit hout en, as gevolg van hul chemiese struktuur, in staat stel 'n wye verskeidenheid van chemiese veranderinge. Hulle is dus 'n uiters gewilde navorsing voorwerp. Die deurslaggewende faktor in die verwerking en aanpassing van hierdie sellulose nanovesels is om in staat wees om sekere mikrostrukture produseer in 'n bepaalde manier en om die effekte bereik kan interpreteer. Hierdie verhoudings tussen struktuur en eienskappe is die heel gebied van navorsing van span Nyström se EMPA.

Die navorsers het daarin geslaag om in die vervaardiging van 'n samestelling van sellulose Vezels en silwer nanobuisjes, en daardeur geskep ultra-lig fyn strukture wat uitstekende afskerming teen elektromagnetiese straling te voorsien. Die effek van die materiaal is indrukwekkend: met 'n digtheid van net 1,7 milligram per kubieke sentimeter, die silwer versterk sellulose airgel Bereik meer as 40 dB afskerming in die frekwensie van 'n hoë-resolusie radar bestraling (8 tot 12 GHz), in ander woorde: Feitlik al bestraling in hierdie frekwensie reeks is onderskep deur die materiaal.

Yskristalle beheer oor die vorm

Nie net die korrekte samestelling van sellulose en silwer drade is deurslaggewend vir die afskerming effek, maar ook die porie struktuur van die materiaal. Binne die porieë, is die elektromagnetiese velde terug gereflekteer en weer en addisioneel sneller elektromagnetiese velde in die saamgestelde materiaal, wat die veld voorval teen te werk. Om porieë van optimum grootte en vorm te skep, het die navorsers gooi die materiaal in-pre afgekoel vorm en laat dit stadig vries uit. Die groei van die yskristalle skep die optimale porie struktuur vir demping die velde.

Met hierdie produksie metode, kan die demping effek selfs gespesifiseer in verskillende ruimtelike rigtings: As die materiaal vries in die vorm van onder na bo, die elektromagnetiese demping effek is swakker in die vertikale rigting. In die horisontale rigting, maw loodreg op die bevriesing rigting, is die demping effek new. Beskerm strukture werp op hierdie manier is hoogs buigsame: selfs nadat hy gebuig heen en weer 'n duisend keer, die demping effek is bykans dieselfde as met die oorspronklike materiaal. Die gewenste opname kan selfs maklik aangepas word deur die toevoeging van meer of minder silwer nanobuisjes om die saamgestelde, sowel as deur die porositeit van die cast airgel en die dikte van die cast laag.

Die ligste elektromagnetiese skild in die wêreld

In 'n ander eksperiment, het die navorsers verwyder die silwer nanobuisjes van die saamgestelde materiaal en verbind hulle sellulose nanovesels met twee-dimensionele nanoplates van titanium metaal, wat geproduseer met behulp van 'n spesiale ets proses. Die nanoplates optree soos harde "bakstene" wat saam met buigsame "mortier" gemaak van sellulosevesels verbind. Hierdie formulering is ook gevries in afgekoel vorms in 'n geteikende manier. Met betrekking tot die gewig van die materiaal, kan geen ander materiaal soos afskerming te bereik. Dit geledere van die titanium metaal nanocellulose airgel as verreweg die ligste elektromagnetiese afskerming materiaal in die wêreld.

bron: Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA). "The lightest shielding material in the world: Protection against electromagnetic interference." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702113703.htm>.