Najlżejszy materiał osłonowy na świecie

Aerożele przed promieniowaniem elektromagnetycznym

Przełom w tej dziedzinie został osiągnięty przez zespół badawczy kierowany przez Zhihui Zeng i Gustav Nyström. Naukowcy z użyciem nanowłókien celulozy jako podstawa aerożelu, który jest lekki, bardzo porowaty materiał. Włókna celulozowe są otrzymywane z drewna, z powodu ich budowy chemicznej, umożliwiają szeroki zakres modyfikacji chemicznej. Są zatem bardzo popularny obiekt badań. Decydującym czynnikiem obróbki i modyfikacji tych nanowłókien celulozowych jest w stanie wytworzyć pewne mikrostruktury w określony sposób i interpretować efekty osiągnięte. Te relacje między strukturą i właściwościami są bardzo dziedzina badań zespołu Nystrøm pod adresem EMPA.

Badacze udało im się wytworzyć kompozyt nanowłókien celulozy i nanodrutów srebra i w ten sposób utworzona ultralekki drobne struktury, które zapewniają doskonałą osłonę przed promieniowaniem elektromagnetycznym. Skutkiem tego materiału jest imponująca o gęstości tylko 1,7 miligrama na centymetr sześcienny, celulozy Dokonuje aerożelu srebro wzmocnionych więcej niż 40 dB ekranowania w paśmie promieniowania o wysokiej rozdzielczości, za pomocą radaru (8 do 12 GHz), innymi słowa: Praktycznie wszystkie promieniowanie w tym zakresie częstotliwości jest przechwytywany przez materiał.

Kryształy lodu kontroli kształtu

Nie tylko prawidłowy skład przewodów celulozowych i srebra ma decydujące znaczenie dla efektu ekranowania, ale także struktura porów materiału. Wewnątrz porów, pola elektromagnetyczne są odzwierciedlone w tę iz powrotem, a dodatkowo wywołać pól elektromagnetycznych w materiale kompozytowym, które przeciwdziałają pole incydent. Do tworzenia porów, o optymalnej wielkości i kształtu, badacze Wylać do wstępnie chłodzonych form i pozwolić, aby zatrzymać się powoli. Wzrost kryształów lodu tworzy optymalną strukturę porów dla tłumienia pola.

Dzięki tej metodzie produkcji, wpływ tłumienie może nawet być określone w różnych kierunkach przestrzennych: Jeśli materiał zawiesza się w formie, od dołu do góry, elektromagnetyczne tłumiący efekt jest słabszy w kierunku pionowym. W kierunku poziomym, to znaczy prostopadle do kierunku zamrażania efekt tłumiący jest zoptymalizowany. konstrukcje ochronne oddane w ten sposób są bardzo elastyczne: nawet po wygiętą tam iz powrotem tysiąc razy, efekt tłumienia jest praktycznie taka sama jak w przypadku oryginalnego materiału. Żądany chłonny może również być łatwo regulowana poprzez dodanie więcej lub mniej srebra nanodrutów do kompozycji, a także porowatości aerożelu odlewu i grubości warstwy żeliwa.

Najlżejsza tarcza elektromagnetyczne w świecie

W innym eksperymencie, naukowcy usunięte nanodrutów srebra z materiału kompozytowego i połączone ich nanowłókien celulozy z nanoplates dwuwymiarowych węglika tytanu, które zostały wyprodukowane przy użyciu specjalnego procesu trawienia. W nanoplates działa jak twarde „cegły”, które są połączone ze sobą elastyczną „zaprawa”, wykonana z włókien celulozowych. Preparat ten był też zamrożone chłodzonych form w sposób ukierunkowany. W stosunku do masy materiału, żaden inny materiał może osiągnąć taką osłonę. Stawia to węglik tytanu nanocellulose aerożel, jak dotąd najlżejszego materiału osłonowego elektromagnetycznego na świecie.

źródło 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>.