For nylig har Sun Rong og andre relaterede forskere fra Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, foreslået en simpel et-trins varmebehandlingsstrategi til fremstilling af letvægts karboniseret melamin (CMF/rGO/Ag) skummaterialer belagt med sølv/reduceret grafenoxid. Det karboniserede kompositmelaminskummateriale gav fremragende mekaniske egenskaber og en fremragende EMI-afskærmningseffekt (EMI SE).
Fremkomsten af 5G-kommunikation og smartphones har forværret problemet med elektromagnetisk interferens.
Alvorlig elektromagnetisk interferens kan forårsage tab af data, systemfejl og endda bringe menneskers sundhed i fare.
Udviklingen af højtydende elektromagnetiske interferensafskærmningsmaterialer med ultralav tæthed og god mekanisk fleksibilitet er en effektiv måde at undertrykke skadelig elektromagnetisk bølgeforurening eller stråling.
For traditionelle metalmaterialer har forbedring af ledningsevnen altid været den primære strategi for at opnå højtydende afskærmningsmaterialer.
Derudover er nye nanomaterialer såsom grafen, carbon nanorør og MXene også blevet rapporteret at have høj EMI-afskærmningsydeevne.
På grund af den meget fleksible fremstillingsproces af nanomaterialer forarbejdes disse materialer til skum- eller filmform til EMI-afskærmning. Sammenlignet med den opskummede form af nanomaterialer udviser tætte film højere ledningsevne.
Høj ledningsevne kan direkte generere høj EMI SE ved kraftigt at reflektere indfaldende elektromagnetiske bølger.
For eksempel overstiger den elektromagnetiske bølgereflektionskoefficient for stærkt ledende metaller normalt 90 %, hvilket betyder, at 90 % af de indfaldende elektromagnetiske bølger vil blive reflekteret i det frie rum.
De reflekterede elektromagnetiske bølger kan også forårsage alvorlig sekundær elektromagnetisk strålingsforurening. Det er stadig en udfordring at opnå højtydende EMI-afskærmningsmaterialer med lav elektromagnetisk bølgereflektionskoefficient.
Det skumagtige afskærmningsmateriale er sammensat af en porøs struktur. På grund af dens lette vægt, gode mekaniske komprimerbarhed og justerbare EMI-afskærmningsydelse har den et stort potentiale til at erstatte traditionelle stive metalafskærmningsmaterialer.
Især gør den porøse struktur det muligt for afskærmningsmaterialet af skumtypen at have tydelige multiple refleksioner på indfaldende elektromagnetiske bølger, således at skummet kan absorbere og dæmpe elektromagnetiske bølger. Det er blevet rapporteret, at den porøse struktur vil forbedre absorptionen af elektromagnetiske bølger af MXene.
Sammenlignet med faste materialer har den porøse struktur bedre evne til at matche elektromagnetisk bølgeimpedans og kan få indfaldende elektromagnetiske bølger til at trænge ind i den indre struktur af afskærmningsskummet. Derfor bør EMI-afskærmningsmaterialer med lav reflektionskoefficient og høj absorptionskoefficient have god impedanstilpasning (lav refleksion) og høj multipel refleksion. For eksempel er der udarbejdet lagdelte strukturer, flerlagsstrukturer og isotrope strukturer med høje EMI SE og absorptionskoefficienter. Generelt involverer komplekse strukturer og multikomponenter ofte flertrinsbearbejdning, og den mekaniske fleksibilitet er dårlig.
Det forsølvede polyimidskum blev fremstillet ved fysisk sprøjtemetode, og dets densitet var 23 kg/m3. Det sølvbelagte melaminskum blev fremstillet ved kemisk aflejring. Det præparerede sølvbelagte melaminskum har en EMI høj SE på 90 dB og et sølvindhold på 63.5 vægt%. Derudover foreslås en kobber/nikkel-coated polymethacrylimid-hybridskum og guld-nanopartikel-coated polymer-baseret nanofiber elektromagnetisk interferensafskærmning strømløs pletteringsmetode.
På grund af den iboende grænseflademismatch mellem det stive metal og den fleksible ramme har metalskumafskærmningsmaterialerne fremstillet ved elektroplettering, strømløs plettering og fysisk sprøjtning dårlige mekaniske egenskaber. At forbedre forbindelsen mellem metalpartiklerne og det fleksible skumskelet og realisere metalskumafskærmningsmaterialer med fremragende mekaniske egenskaber er stadig fuld af udfordringer.
I denne undersøgelse foreslog forfatteren en simpel et-trins varmebehandlingsstrategi til fremstilling af letvægts sølv/reduceret grafenoxidbelagt karboniseret melamin (CMF/rGO/Ag) kompositskummateriale, som har fremragende mekaniske egenskaber og fremragende EMI-afskærmningseffekt (EMI SE). På grund af den forbedrede grænseflade mellem kompositstrukturen og sølvet viste CMF/rGO/Ag-skummet fremragende strukturel stabilitet efter 1000 belastnings-tømning kompressionstestcyklusser. Derudover nåede skummets EMI SE 50.6 dB ved en densitet på kun 16 mg cm2 g-1 og et ultralavt Ag-indhold på 0.09 vol%.
Interessant nok resulterede samarbejdet mellem den porøse ramme og flere grænseflader i den usædvanligt høje absorptionskoefficient (over 0.5) af CMF/rGO/Ag-skummet. Den høje absorptionskoefficient afskærmningsmekanisme af CMF/rGO/Ag skum blev yderligere undersøgt ved finite element analyse (FEA). CMF/rGO/Ag-skums fremragende EMI-afskærmningsydeevne viser, at stærkt CMF/rGO/Ag-skum med lav densitet har store fordele og brede anvendelsesmuligheder som EMI-afskærmningsmaterialer til elektronisk emballage.