El material de blindaje ligero del mundo

Los aerogeles contra la radiación electromagnética

Un gran avance en esta área se ha logrado por un equipo de investigación dirigido por Zhihui Zeng y Gustav Nyström. Los investigadores están usando nanofibras de celulosa como base para un aerogel, que es un material ligero, altamente porosa. Las fibras de celulosa se obtienen a partir de madera y, debido a su estructura química, permitir una amplia gama de modificaciones químicas. Son, por tanto, un objeto de investigación altamente popular. El factor crucial en el procesamiento y modificación de estas nanofibras de celulosa es ser capaz de producir ciertas microestructuras de una manera definida y la interpretación de los efectos conseguidos. Estas relaciones entre estructura y propiedades son el campo de la investigación del equipo de Nyström en Empa.

Los investigadores han tenido éxito en la producción de un compuesto de nanofibras de celulosa y nanocables de plata, y de ese modo creado estructuras finas ultra luz que proporcionan una excelente protección contra la radiación electromagnética. El efecto del material es impresionante: con una densidad de sólo 1,7 miligramos por centímetro cúbico, la celulosa se consiga el aerogel reforzado plata más de 40 blindaje dB en la gama de frecuencias de la radiación radar de alta resolución (8 a 12 GHz), en otro palabras: Prácticamente toda la radiación en esta gama de frecuencias es interceptada por el material.

Los cristales de hielo controlan la forma

No sólo la composición correcta de los cables de celulosa y de la plata es decisiva para el efecto de protección, sino también la estructura de poros del material. Dentro de los poros, los campos electromagnéticos se reflejan hacia atrás y adelante y, además, provocan campos electromagnéticos en el material compuesto, que contrarrestan el campo incidente. Para crear poros de tamaño y forma óptima, los investigadores verter el material en moldes pre-enfriado y permita que se congele a cabo lentamente. El crecimiento de los cristales de hielo crea la estructura óptima de poro para la amortiguación de los campos.

Con este método de producción, el efecto de amortiguación incluso se puede especificar en diferentes direcciones espaciales: Si el material se congela en el molde de abajo hacia arriba, el efecto de amortiguación electromagnética es más débil en la dirección vertical. En la dirección horizontal, es decir perpendicular a la dirección de congelación, el efecto de amortiguación está optimizado. estructuras de blindaje emitidos de esta manera son muy flexibles: incluso después de ser doblada hacia atrás y hacia delante mil veces, el efecto de amortiguación es prácticamente el mismo que con el material original. La absorción deseada incluso se puede ajustar fácilmente mediante la adición de más o menos nanocables de plata para el material compuesto, así como por la porosidad del aerogel fundido y el grosor de la capa de yeso.

El escudo electromagnético más ligero del mundo

En otro experimento, los investigadores retiraron los nanocables de plata del material compuesto y se conectan sus nanofibras de celulosa con nanoplacas bidimensionales de carburo de titanio, que se produjeron usando un proceso de ataque químico especial. Las nanoplacas actúan como "ladrillos" duros que se unen entre sí con flexible "mortero" hecha de fibras de celulosa. Esta formulación también se congeló en formas enfrió en forma dirigida. En relación con el peso del material, ningún otro material puede lograr tal protección. Esto sitúa al NANOCELULOSA aerogel carburo de titanio como de lejos, el material de blindaje electromagnético más ligero del mundo.

fuente: 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>.