O material de blindagem mais leve do mundo

Os aerogéis contra radiação electromagnética

Um grande avanço nesta área já foi alcançado por uma equipa de investigação liderada por Zhihui Zeng e Gustav Nyström. Os investigadores estão utilizando nanofibras de celulose como a base para um aerogel, o qual é um material leve, altamente porosa. As fibras celulósicas são obtidas a partir de madeira e, devido à sua estrutura química, permitir uma ampla gama de modificações químicas. Eles são, portanto, um objeto de pesquisa altamente popular. O factor crucial para o processamento e modificação dessas nanofibras de celulose é o de ser capaz de produzir certas microestruturas de uma maneira definida e para interpretar os efeitos obtidos. Estas relações entre estrutura e propriedades são o campo da pesquisa da equipe de Nyström em Empa.

Os investigadores tiveram sucesso na produção de um compósito de nanofibras de celulose e nanofios de prata, e assim criado estruturas finas de ultra-luz que fornecem excelente protecção contra a radiação electromagnética. O efeito do material é impressionante: com uma densidade de apenas 1,7 miligramas por centímetro cúbico, os celulose alcança aerogel reforçado com prata mais do que 40 dB blindagem na gama de radiação de alta resolução de radar (8 a 12 GHz), em outra frequência palavras: Praticamente toda a radiação nesta gama de frequências é interceptado pelo material.

Os cristais de gelo controlar a forma

Não apenas a composição correcta de fios de celulose e de prata é decisivo para o efeito de blindagem, mas também a estrutura do poro do material. No interior dos poros, os campos electromagnéticos são reflectidas para trás e para diante e, adicionalmente, provocar campos electromagnéticos no material compósito, que neutralizam o campo incidente. Para criar poros de tamanho e forma óptima, os investigadores derramar o material para dentro de moldes pré-arrefecido e permitir que a congelar lentamente. O crescimento dos cristais de gelo cria a estrutura de poros ideal para amortecer os campos.

Com este método de produção, o efeito de amortecimento pode ainda ser especificado em diferentes direcções espaciais: Se o material congela no molde a partir de baixo para cima, o efeito de amortecimento electromagnético é mais fraco na direcção vertical. Na direcção horizontal, isto é, perpendicular à direcção de congelação, o efeito de amortecimento é optimizado. estruturas blindagem expressos desta forma são altamente flexíveis: mesmo depois de costas curvadas e para trás milhares de vezes, o efeito de amortecimento é praticamente o mesmo que com o material original. A absorção desejada mesmo pode ser facilmente ajustado através da adição de mais ou nanofios de prata menos para o composto, bem como pela porosidade do aerogel molde e a espessura da camada de fundido.

A blindagem eletromagnética mais leve do mundo

Noutra experiência, os investigadores removidos os nanofios de prata a partir do material compósito e ligado seus nanofibras de celulose com nanoplacas bidimensionais de carboneto de titânio, que foram produzidos utilizando um processo de gravura especial. Os nanoplacas agir como "tijolos" rígidos que são unidas em conjunto com "argamassa" flexível feito de fibras de celulose. Esta formulação também foi congelado em formas arrefecidas de forma direcionada. Em relação ao peso do material, nenhum outro material pode alcançar tal blindagem. Isso classifica a nanocellulose aerogel de carboneto de titânio como, de longe, o mais leve material de blindagem eletromagnética no mundo.

fonte: 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>.