فیلم های پلیمری از تابش الکترومغناطیسی و تداخل سیگنال محافظت می کنند .
پلیمر و تداخل الکترومغناطیسی : از آنجاییکه که دستگاه های الکترونیکی در تمام گوشه و کنار زندگی عمومی و شخصی وجود دارند ، مهندسان در تلاشند تا مواد سبک ، پایدار مکانیکی ، انعطاف پذیر و به راحتی تولید شده را پیدا کنند که می تواند انسان را از اشعه الکترومغناطیسی بیش از حد محافظت کند و همچنین از تداخل دستگاه های الکترونیکی با یکدیگر نیز جلوگیری کند.
در گزارشی , یک فیلم انعطاف پذیر را با استفاده از یک پرکننده نانو ماده شبه یک بعدی توصیف می کنند که از محافظت الکترومغناطیسی عالی با سهولت ساخت ترکیب شده است.
الكساندر A. Balandin ، استاد برجسته برق و کامپیوتر می گوید: “این فیلمهای جدید نویدبخش فناوریهای ارتباطی با فركانس بالا هستند كه به فیلمهای محافظ تداخل الكترومغناطیسی انعطاف پذیر ، سبك ، مقاوم در برابر خوردگی ، ارزان و عایق الكتریكی نیاز دارند.”
“آنها به شدت به تابش فرکانس رادیویی با فرکانس بالا متصل می شوند در حالی که در اندازه گیری جریان مستقیم عایق الکتریکی هستند.”
تداخل الکترومغناطیسی
تداخل الکترومغناطیسی یا EMI هنگامی رخ می دهد که سیگنال های دستگاه های الکترونیکی مختلف از یکدیگر عبور می کنند و بر عملکرد تأثیر می گذارند. سیگنال دریافت شده از تلفن همراه یا WiFi لپ تاپ یا حتی یک مخلوط کن آشپزخانه ، ممکن است باعث شود که استاتیک روی صفحه تلویزیون ظاهر شود.
به همین دلیل، شرکت های هواپیمایی به مسافران دستور می دهند تلفن های همراه را هنگام فرود و برخاست هواپیما خاموش کنند زیرا سیگنال های آنها می تواند سیگنال های ناوبری را مختل کنند.
مدتها پیش مهندسین متوجه شده بودند که هر وسیله الکتریکی احتمالاً می تواند بر عملکرد دستگاه نزدیک تأثیر بگذارد و مواد را برای محافظت از الکترونیک در برابر سیگنالهای مزاحم تولید می کنند. اما اکنون که وسایل الکترونیکی در همه جا ، کوچک ، متصل بی سیم و برای خدمات ضروری بی شماری حیاتی شده اند ، فرصت ها و خطرات عملکرد EMI افزایش یافته و مواد محافظ معمولی EMI اغلب ناکافی هستند.
وسایل الکترونیکی بیشتر بدان معناست که انسان ها نیز نسبت به گذشته در معرض تابش الکترومغناطیسی بیشتری قرار دارند. برای نسل بعدی الکترونیک به مواد محافظ جدید نیاز خواهد داشت.
کامپوزیت ها
بالاندین تیمی را هدایت کرد که سنتز مقیاس پذیر کامپوزیت ها را با مواد پرکننده غیرمعمول را با بسته های شیمیایی لایه برداری شده از مواد شبه یک بعدی ون در والس توسعه داد . این کامپوزیت ها مواد محافظتی استثنایی EMI را در محدوده فرکانس گیگا هرتز و زیر تراه هرتز نشان دادند که برای فناوری های ارتباطی فعلی و آینده مهم هستند ، در حالی که عایق الکتریکی باقی مانده اند.
گرافن معروف ترین ماده وندروالس است. گرافن دو بعدی است زیرا صفحه ای از اتم های شدیداً پیوند یافته است. بسیاری از صفحات گرافن که توسط نیروهای ون در والس ضعیف به هم پیوسته اند ، یک کریستال گرافیتی عمده را تشکیل می دهند. برای سالهای متمادی ، تحقیقات به طور خاص بر روی مواد لایه ای واندر والس دو بعدی متمرکز شده بود ، که در صفحات اتم لایه برداری می کنند.
مواد یک بعدی وندروالس متشکل از زنجیرهای اتمی کاملاً پیوند خورده است ، و نه صفحاتی که توسط نیروهای ون در والس ضعیف محدود می شوند. چنین موادی به جای صفحه های دو بعدی در ساختارهای “یک بعدی” مانند سوزن لایه برداری می کنند.
گروه بالاندین مطالعات پیشگامانه ای را در مورد فلزات یک بعدی نشان داد که خصوصیات غیرمعمول آنها را نشان می دهد. در مقاله ایی جدید ، گروه بالاندین با استفاده از یک فرآیند شیمیایی گزارش می دهند که می تواند برای تولید انبوه این مواد یک بعدی افزایش یابد.
دانشجوی دکترا زهرا بارانی و فریبرز کارگر ، استاد تحقیق و دانشمند پروژه با مواد مهندسی بهینه شده Phonon یا مرکز POEM بالاندین ، با تیمار تریچالکوژنیدهای فلزات انتقالی یا TaSe3 ، یک لایه لایه ون در والس با یک شبه ، کامپوزیت های منحصر به فرد را ساختند. ساختار کریستالی بعدی ، با مواد شیمیایی که باعث ریختن سوزن مانند نانوسیم های شبه 1D van der Waals با نسبت ابعاد بسیار بزرگ تا 106 ~ – نسبتاً ضخیم تر. در تحقیقات قبلی ، این گروه کشف کرد که بسته های رشته های اتمی شبه 1D TaSe3 می توانند از تراکم جریان بالا پشتیبانی کنند.
“هیچ دستورالعمل استانداردی برای لایه برداری از این مواد وجود نداشت. من بسیاری از آزمایشات آزمایش و خطا را انجام دادم ، در حالی که انرژی تجزیه و سایر پارامترهای مهم را بررسی می کردم تا آنها را با عملکرد بالا لایه برداری کند. من می دانستم که مهم این است که بسته های دارای نسبت ابعاد بالا همانطور که می توانم ، از آنجا که امواج EM با رشته های بلندتر و نازکتر بهتر جفت می شوند ، این امر به میکروسکوپ نوری و خصوصیات میکروسکوپ الکترونی روبشی پس از هر مرحله لایه برداری نیاز دارد. “
ماتریس ساخته شده از یک پلیمر خاص
محققان یک ماتریس ساخته شده از یک پلیمر خاص را با بسته های نرم افزاری TaSe3 پر کردند تا یک فیلم نازک و سیاه تولید کند. فیلم های ترکیبی سنتز شده ، در حالی که عایق الکتریکی باقی مانده اند ، عملکرد استثنایی را در مسدود کردن امواج الکترومغناطیسی نشان داده اند. کامپوزیت های پلیمری با بار کم مواد پرکننده به ویژه موثر بودند.
کارگر گفت: “اثر محافظتی الکترومغناطیسی کامپوزیت ها با نسبت ابعادی پرکننده ها ارتباط دارد. هرچه نسبت ابعاد بالاتر باشد ، غلظت پرکننده مورد نیاز برای تأمین محافظ قابل توجه EM کاهش می یابد.” “این سودمند است ، زیرا با کاهش محتوای پرکننده می توان از ویژگیهای ذاتی پلیمرها مانند وزن سبک و انعطاف پذیری بهره برد. در این رابطه ، می توانم بگویم که این دسته از مواد استثنایی هستند ، اگر لایه برداری صحیح و ضخامت و کنترل طول انجام شود.”
بارانی اضافه کرد: “در پایان ، من آنها را درست درک کردم ، کامپوزیتی تهیه کردم و خصوصیات EMI را اندازه گیری کردم. نتایج حیرت انگیز بود: هیچ هدایت الکتریکی وجود ندارد بلکه بیش از 99.99٪ محافظ EMI برای فیلم های ضخیم میکرومتر است.”
پرکننده های فلزی شبه 1D ون در والس می توانند ارزان و در مقادیر زیاد تولید شوند. بالاندین گفت که تحقیق در مورد بسته های اتمی مواد شبه 1D ون در والس به عنوان هادی های منفرد و کامپوزیت های دارای این مواد تازه آغاز شده است.
وی گفت: “من مطمئن هستم كه به زودی شاهد پیشرفتهای زیادی در مورد مواد شبه 1D ون در والس خواهیم بود ، همانطور كه در مورد مواد شبه 2-دی اتفاق افتاد.”
