Yeni nesil elektromanyetik koruyucu film oluşturmak için yenilikçi teknoloji: düşük maliyetli, şeffaf!
Kılavuz
Son zamanlarda, Tanden Mühendislik Okulu, New York Üniversitesi, Drexel Üniversitesi, Yale Üniversitesi ve Çin'deki Güneybatı Jiaotong Üniversitesi'nden bilim adamları, yenilikçi düşük maliyetli süreçler kullanarak yeni esnek filmler oluşturmak için işbirliği yaptılar. Elektromanyetik radyasyonu etkili bir şekilde koruyabilir ve aynı zamanda ışığı iletebilir.
arka fon
Elektromanyetik girişim (EMI), elektromanyetik dalgalar ve elektronik bileşenler tarafından üretilen girişim olgusunu ifade eder. İki türe ayrılabilir: iletilen girişim ve yayılan girişim. İletilen girişim, bir elektrik şebekesi üzerindeki sinyallerin iletken bir ortam aracılığıyla başka bir elektrik şebekesine bağlanmasını ifade eder. Yayılan girişim, sinyalini uzay aracılığıyla başka bir elektrik ağına bağlayan girişim kaynağına karşılık gelir.
Doğada, güneş patlamaları ve kuzey ışıkları iki yaygın elektromanyetik radyasyon paraziti kaynağıdır. Belki de birçok insan bu deneyimi yaşamıştır: artan güneş aktivitesi dönemlerinde, cep telefonu sinyalleri bozulacaktır. Bazen güneş aktivitesi, uyduların ve uçakların normal çalışmasını da etkiler.
Güneş patlamaları (Resim kaynağı: Wikipedia)
Kuzey Işıkları (Resim kaynağı: Wikipedia)
Ek olarak, baskılı devre kartında, yüksek frekanslı sinyal hatları, entegre devre pimleri, çeşitli konektörler, vb., Elektromanyetik dalgalar yayabilen ve sistemdeki diğer sistemleri veya diğer alt sistemleri etkileyebilen anten özellikli radyasyon girişim kaynakları haline gelebilir. normal iş.
Elektromanyetik parazit, TV'ler, akıllı telefonlar, tabletler, çipler, dronlar, giyilebilir cihazlar gibi bir dizi elektronik cihazı etkileyebilir ve hatta insan sağlığını tehlikeye atabilir. Örneğin, TV ekranlarındaki yaygın "kar taneleri" elektromanyetik girişim fenomenleridir.
Elektromanyetik girişim sorununu çözmenin birçok yöntemi arasında en temel yöntem elektromanyetik korumadır. Elektromanyetik koruma, korumalı alan ile dış dünya arasında elektromanyetik enerjinin yayılmasını engellemek veya zayıflatmak için koruyucu malzemelerin kullanılmasıdır. Elektromanyetik ekranlama, koruyucu gövde tarafından elektromanyetik enerji akışının yansımasını, soğurulmasını ve yönlendirilmesini kullanır ve koruyucu yapının yüzeyinde ve koruyucu gövdenin içinde indüklenen yük, akım ve polarizasyonla yakından ilgilidir.
Genel olarak konuşursak, elektromanyetik koruyucu malzemeler çoğunlukla iletken veya manyetik malzemelerdir. Şu anda, yaygın olarak kullanılan elektromanyetik koruyucu malzemeler ve cihazlar, esas olarak şunları içerir: iletken plastik cihazlar, iletken elastomer astarlar (iletken kauçuk), metal koruyucu cihazlar, iletken kumaş pedler, dalga emici cihazlar, iletken kompozitler vb. 2022 yılında bu programların oluşturduğu pazar büyüklüğünün 7 milyar ABD Dolarını aşması bekleniyor.
Cep telefonunun içindeki elektromanyetik koruyucu kapak (resim kaynağı: Wikipedia)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, New York Üniversitesi, Tandon Mühendislik Fakültesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü'nde doçent olan Andre Taylor, Drexel Üniversitesi'nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Yury Gogotsi ve Yale Üniversitesi Kimya ve Çevre Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Menachem Elimelech'in de aralarında bulunduğu bir araştırmacı ekibi Nispeten düşük maliyetle elektromanyetik paraziti koruyan bir kompozit film üretmek için yenilikçi bir teknoloji kullanılmaktadır.
(Resim kaynağı: New York Üniversitesi Tandon Mühendislik Okulu)
Bu araştırmanın raporu 31 Ekim 2018'de Advanced Functional Materials'da yayınlandı. Makalenin önde gelen yazarları arasında New York Üniversitesi Tandon Mühendislik Okulu'nda doktora sonrası araştırmacı olan Guo-Ming Weng ve Çin, Chengdu, Southwest Jiaotong Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'nda doçent olan Jinyang Li yer alıyor.
teknoloji
Ekip, bu filmi yapmak için spin spray katman katman işleme (SSLbL) yöntemini kullandı. Taylor, 2012'de bu yönteme öncülük etti. Sistem, komponent üzerinde zıt elektriksel özelliklere ve nanometre kalınlığa sahip sıralı bir monomoleküler tabaka bırakan spin kaplayıcı üzerinde bir sprey kafası ile donatılmıştır. Daldırma ve çekme gibi geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, bu yöntemin yüksek kaliteli filmler üretmesi çok daha az zaman alır.
Bu işlemle üretilen esnek, yarı saydam elektromanyetik koruyucu film, zıt elektriksel özelliklere sahip karbon nanotüpler (CNT) ve titanyum karbürden yapılmıştır (ilk olarak Gogotsi tarafından tasarlanan bir karbür levha ailesi olan "MXene" olarak da adlandırılır) , Polielektrolit dönüşümlü olarak yüzlerce katman. Taylor, bu şarj özelliklerinin elektromanyetik koruma için iyi olduğunu açıkladı.
Dedi ki: "Bu bileşenlerin oynadığı farklı roller ayırt edildiğinden, CNT tabakası ile zıt elektriksel özelliklere sahip MXene tabakası arasındaki güçlü elektrostatik hidrojen bağının yüksek mukavemet ve esnekliğe sahip olduğunu bulduk." MXene'nin ikili bir Avantajlar: Elektromanyetik ekranlama için çok önemli olan adsorpsiyon (yüzeye yapışması kolaydır) ve iletkenlik. "Ve filmin kendisi yarı saydam olduğu için, akıllı telefonlar gibi ekranlı cihazların elektromanyetik koruması için kullanılabilir. Metal gibi diğer koruma türleri opaktır. Koruyucu iyi olsa da ışığı iletebilir. Daha iyi."
SSLbL yöntemi, nanometre düzeyinde tüm film yapısını kontrol edebilir ve üreticilerin iletkenlik veya şeffaflık gibi belirli göstergeleri değiştirmesine izin verir, çünkü her katmanın bileşiminde farklı değişikliklere izin verir. Buna karşılık matriste nanopartiküller, polielektrolitler ve tek bir grafen tabakasından oluşan ince bir film bu şekilde değişemez. MXene-CNT kompozit film, yüksek stabilite, yüksek esneklik ve yarı saydamlığa ek olarak yüksek iletkenliğe sahiptir. Elektromanyetik ekranlama için iletkenlik, filmin yüzeyindeki elektromanyetik darbeleri dağıtabileceği, zayıflatabileceği ve dağıtabileceği için önemli bir göstergedir.
değer
Taylor, üreticilerin zaten iletken polimer kompozitlerle birleştirilmiş karbon nanotüpler ve grafenden oluşan elektromanyetik koruma çözümleriyle ilgilendiklerini açıkladı. Ancak şu ana kadar, esnek filmlerde bu avantajların en iyi kombinasyonunu oluşturmak için nispeten hızlı ve ucuz yöntemleri bulmak hala çok zor.
Taylor şunları söyledi: "Kalkana karbon malzeme eklemenin ana avantajı, filme iletken bir yol eklemesidir. SSLbL sistemi, geleneksel daldırma ve çekme yönteminden çok daha hızlıdır. Daldırma ve çekme yöntemi, elektromanyetik koruma gerektirecektir. Bileşen tekrar tekrar malzemeye daldırılır, durulanır ve devam etmesi için başka bir katmana daldırılır Bu yöntem birkaç gün sürer Sistemimiz birkaç dakika içinde MXene ve CNT ile dönüşümlü olarak oluşturulan bir çift katman oluşturabilir. Birkaç yüz kat. "
Taylor, bununla birlikte, döndürerek püskürtme yönteminin bileşenlerin boyutunu sınırladığını söyledi. Teorik olarak, sistem, 12 inçlik bir wafer'a eşdeğer çapa sahip ekipman ve bileşenler için elektromanyetik koruma oluşturabilir. Döndürme püskürtme yöntemi, yarı iletken endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir kaplama yöntemidir.
"Malzeme daha yakından bağlantılı olduğundan, onu bu yöntemle üretmek daha ucuz ve daha hızlıdır ve karışık bir katmanın yalnızca birkaç bileşen üzerinde tekrar tekrar biriktirilmesine kıyasla, LbL işlemi farklı nano yapılı malzemelerin kullanılabilirliğini daha iyi teşvik eder. Kontrollü montaj. Bu sistemi kullanarak, çok çeşitli parametreler, nano yapılı malzemeler ve polielektrolitler kullanılarak çapraz fonksiyonlu filmlerin özelliklerinin ayarlanabileceğini hayal edebiliyoruz. "
Anahtar kelime
Elektromanyetik koruma, yarı iletken, karbon nanotüp, nano
Referans
[1]
[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201803360
