Los motores eléctricos y los dispositivos electrónicos generan campos electromagnéticos que a veces deben protegerse para no afectar los componentes electrónicos vecinos o la transmisión de señales. Los campos electromagnéticos de alta frecuencia solo pueden protegerse con cubiertas conductoras cerradas por todos lados.Para este propósito se utilizan láminas metálicas finas o láminas metalizadas. Sin embargo, para muchas aplicaciones, este escudo es demasiado pesado o se adapta muy mal a la geometría dada. La solución ideal sería un material ligero, flexible y duradero con una efectividad de blindaje extremadamente alta.
Aerogeles contra radiación electromagnética
Un equipo de investigación dirigido por Zhihui Zeng y Gustav Nyström ha logrado un gran avance en esta área. Los investigadores están utilizando nanofibras de celulosa como base para un aerogel, que es un material ligero y altamente poroso. Se obtienen fibras de celulosade madera y, debido a su estructura química, permiten una amplia gama de modificaciones químicas. Por lo tanto, son un objeto de investigación muy popular. El factor crucial en el procesamiento y modificación de estas nanofibras de celulosa es poder producir ciertas microestructuras en una determinadaforma e interpretar los efectos logrados. Estas relaciones entre estructura y propiedades son el campo de investigación del equipo de Nyström en Empa.
Los investigadores lograron producir un compuesto de nanofibras de celulosa y nanocables de plata, y crearon estructuras finas ultraligeras que proporcionan un excelente blindaje contra la radiación electromagnética. El efecto del material es impresionante: con una densidad de solo 1.7 miligramos por cúbicocentímetro, el aerogel de celulosa reforzado con plata logra un blindaje de más de 40 dB en el rango de frecuencia de la radiación de radar de alta resolución 8 a 12 GHz, en otras palabras: prácticamente toda la radiación en este rango de frecuencia es interceptada por el material.
Los cristales de hielo controlan la forma
No solo la composición correcta de los cables de celulosa y plata es decisiva para el efecto de blindaje, sino también la estructura de poros del material. Dentro de los poros, los campos electromagnéticos se reflejan de un lado a otro y además activan campos electromagnéticos en el material compuesto,que contrarrestan el campo incidente. Para crear poros de tamaño y forma óptimos, los investigadores vierten el material en moldes preenfriados y permiten que se congele lentamente. El crecimiento de los cristales de hielo crea la estructura de poros óptima para amortiguar los campos.
Con este método de producción, el efecto de amortiguación puede incluso especificarse en diferentes direcciones espaciales: si el material se congela en el molde de abajo hacia arriba, el efecto de amortiguación electromagnética es más débil en la dirección vertical. En la dirección horizontal, es decirperpendicular a la dirección de congelación: el efecto de amortiguación está optimizado. Las estructuras de blindaje moldeadas de esta manera son muy flexibles: incluso después de doblarse de un lado a otro miles de veces, el efecto de amortiguación es prácticamente el mismo que con el material original. La absorción deseadaincluso se puede ajustar fácilmente agregando más o menos nanocables de plata al material compuesto, así como por la porosidad del aerogel de fundición y el grosor de la capa de fundición.
El escudo electromagnético más ligero del mundo
En otro experimento, los investigadores eliminaron los nanocables de plata del material compuesto y conectaron sus nanofibras de celulosa con nanoplatos bidimensionales de carburo de titanio, que se produjeron mediante un proceso de grabado especial. Los nanoplatos actúan como "ladrillos" duros que se unenjunto con un "mortero" flexible hecho de fibras de celulosa. Esta formulación también se congeló en formas enfriadas de manera específica. En relación con el peso del material, ningún otro material puede lograr tal protección. Esto clasifica al aerogel de nanocelulosa de carburo de titanio como porel material de blindaje electromagnético más ligero del mundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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