Kohët e fundit, Sun Rong dhe studiues të tjerë të lidhur me këtë çështje nga Instituti i Teknologjisë së Avancuar në Shenzhen, Akademia Kineze e Shkencave, propozuan një strategji të thjeshtë trajtimi termik me një hap për të përgatitur materiale të lehta shkumë melamine të karbonizuara (CMF/rGO/Ag) të veshura me oksid grafeni të reduktuar dhe argjend. Materiali i shkumëzuar i melaminës së karbonizuar me përbërje ofroi veti të shkëlqyera mekanike dhe efekt të shkëlqyer mbrojtës ndaj EMI-së (EMI SE).
Rritja e komunikimeve 5G dhe telefonave inteligjentë ka përkeqësuar problemin e ndërhyrjeve elektromagnetike.
Ndërhyrja e rëndë elektromagnetike mund të shkaktojë humbje të të dhënave, dështim të sistemit dhe madje të rrezikojë shëndetin e njeriut.
Zhvillimi i materialeve mbrojtëse kundër ndërhyrjes elektromagnetike me performancë të lartë me dendësi ultra të ulët dhe fleksibilitet të mirë mekanik është një mënyrë efektive për të shtypur ndotjen ose rrezatimin e dëmshëm nga valët elektromagnetike.
Për materialet metalike tradicionale, përmirësimi i përçueshmërisë ka qenë gjithmonë strategjia kryesore për arritjen e materialeve mbrojtëse me performancë të lartë.
Përveç kësaj, nanomateriale të reja si grafeni, nanotubat e karbonit dhe MXene janë raportuar gjithashtu të kenë performancë të lartë mbrojtëse ndaj EMI-së.
Për shkak të procesit shumë fleksibël të prodhimit të nanomaterialeve, këto materiale përpunohen në formë shkume ose filmi për mbrojtje nga EMI. Krahasuar me formën e shkumuar të nanomaterialeve, filmat e dendur shfaqin përçueshmëri më të lartë.
Përçueshmëria e lartë mund të gjenerojë drejtpërdrejt EMI SE të lartë duke reflektuar fuqishëm valët elektromagnetike incidente.
Për shembull, koeficienti i reflektimit të valëve elektromagnetike të metaleve me përçueshmëri të lartë zakonisht tejkalon 90%, që do të thotë se 90% e valëve elektromagnetike incidente do të reflektohen në hapësirën e lirë.
Valët elektromagnetike të reflektuara mund të shkaktojnë gjithashtu ndotje serioze nga rrezatimi elektromagnetik sekondar. Është ende një sfidë të sigurohen materiale mbrojtëse EMI me performancë të lartë me koeficient të ulët reflektimi të valëve elektromagnetike.
Materiali mbrojtës i tipit shkumë është i përbërë nga një strukturë poroze. Për shkak të peshës së lehtë, kompresueshmërisë së mirë mekanike dhe performancës së rregullueshme të mbrojtjes ndaj EMI-së, ai ka potencial të madh në zëvendësimin e materialeve tradicionale mbrojtëse metalike të ngurta.
Në veçanti, struktura poroze i mundëson materialit mbrojtës të tipit shkumë të ketë reflektime të shumëfishta të dukshme në valët elektromagnetike incidente, në mënyrë që shkuma të mund të thithë dhe të zbutë valët elektromagnetike. Është raportuar se struktura poroze do të rrisë thithjen e valëve elektromagnetike nga MXene.
Krahasuar me materialet e ngurta, struktura poroze ka aftësi më të mirë përputhëse të impedancës së valëve elektromagnetike dhe mund të bëjë që valët elektromagnetike incidente të hyjnë në strukturën e brendshme të shkumës mbrojtëse. Prandaj, materialet mbrojtëse EMI me koeficient të ulët reflektimi dhe koeficient të lartë absorbimi duhet të kenë përputhje të mirë të impedancës (reflektim të ulët) dhe reflektim të lartë të shumëfishtë. Për shembull, janë përgatitur strukturat me shtresa, strukturat me shumë shtresa dhe strukturat izotropike, me koeficientë të lartë EMI SE dhe absorbimi. Në përgjithësi, strukturat komplekse dhe shumëkomponentët shpesh përfshijnë përpunim me shumë hapa dhe fleksibiliteti mekanik është i dobët.
Shkuma poliimide e veshur me argjend u përgatit me metodën e spërkatjes fizike, dhe dendësia e saj ishte 23 kg/m3. Shkuma e melaminës e veshur me argjend u përgatit me anë të depozitimit kimik. Shkuma e melaminës e përgatitur e veshur me argjend ka një SE të lartë EMI prej 90 dB dhe një përmbajtje argjendi prej 63.5% në peshë. Përveç kësaj, propozohet edhe një metodë paelektrole mbrojtëse nga ndërhyrjet elektromagnetike me bazë nanofibre të polimerit të veshur me nanopjesëza ari, e cila është e veshur me shkumë hibride polimetakrilimide të veshur me bakër/nikel dhe me polimer të veshur me nanopjesëza ari.
Megjithatë, për shkak të mospërputhjes së ndërfaqes së natyrshme midis metalit të ngurtë dhe kornizës fleksibile, materialet mbrojtëse prej shkume metalike të përgatitura me anë të galvanizimit me elektrolë, veshjes pa elektrolë dhe spërkatjes fizike kanë veti të dobëta mekanike. Përmirësimi i lidhjes midis grimcave metalike dhe skeletit fleksibël të shkumës dhe realizimi i materialeve mbrojtëse prej shkume metalike me veti të shkëlqyera mekanike janë ende plot sfida.
Në këtë studim, autori propozoi një strategji të thjeshtë trajtimi termik me një hap për të përgatitur material të lehtë shkumë kompozit të veshur me argjend/oksid grafeni të reduktuar (CMF/rGO/Ag), i cili ka veti të shkëlqyera mekanike dhe efekt mbrojtës të shkëlqyer EMI (EMI SE). Për shkak të ndërfaqes së përmirësuar midis kornizës kompozite dhe argjendit, shkuma CMF/rGO/Ag tregoi stabilitet të shkëlqyer strukturor pas 1000 cikleve të testimit të kompresimit ngarkim-shkarkim. Përveç kësaj, EMI SE e shkumës arriti 50.6 dB në një dendësi prej vetëm 16 mg cm2 g-1 dhe një përmbajtje ultra të ulët të Ag prej 0.09% vol.
Është interesante se bashkëpunimi i strukturës poroze dhe ndërfaqeve të shumëfishta rezultoi në një koeficient jashtëzakonisht të lartë absorbimi (mbi 0.5) të shkumës CMF/rGO/Ag. Mekanizmi mbrojtës i koeficientit të lartë të absorbimit të shkumës CMF/rGO/Ag u studiua më tej nga analiza e elementëve të fundëm (FEA). Performanca e shkëlqyer mbrojtëse ndaj EMI në fushë të afërt e shkumës CMF/rGO/Ag tregon se shkuma CMF/rGO/Ag me dendësi të ulët dhe e fortë ka përparësi të mëdha dhe perspektiva të gjera aplikimi si materiale mbrojtëse ndaj EMI për paketimin elektronik.