Nowy materiał kompozytowy opracowany przez badaczy KIMS pochłania ponad 99% fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach, poprawiając wydajność urządzeń takich jak smartfony i urządzenia do noszenia.
Zespół naukowców z Koreański Instytut Nauki o Materiałach (KIMS) opracowała pierwszy na świecie ultracienki film kompozytowy, który jest w stanie pochłonąć ponad 99% fal elektromagnetycznych z różnych pasm częstotliwości, w tym 5G/6G, WiFi i radaru autonomicznej jazdy, przy użyciu jednego materiału.
Ten nowatorski materiał pochłaniający i ekranujący fale elektromagnetyczne ma grubość mniejszą niż 0,5 mm i charakteryzuje się niskim współczynnikiem odbicia poniżej 1% i wysoką absorbancją przekraczającą 99% w trzech różnych pasmach częstotliwości.
Wyzwania związane z absorpcją fal elektromagnetycznych
Fale elektromagnetyczne emitowane przez komponenty elektroniczne mogą powodować zakłócenia, prowadzące do pogorszenia wydajności pobliskich urządzeń elektronicznych. Aby temu zapobiec, stosuje się materiały ekranujące elektromagnetyczne, a pochłanianie fal elektromagnetycznych skuteczniej redukuje zakłócenia niż tylko je odbija. Jednak konwencjonalne materiały ekranujące elektromagnetyczne odbijają ponad 90% fal, a rzeczywista absorbancja często sięga zaledwie 10%. Co więcej, materiały o wyższej absorbancji zazwyczaj ograniczają się do pochłaniania fal elektromagnetycznych w obrębie jednego pasma częstotliwości.
Postępy w absorpcji wielu częstotliwości
Aby przezwyciężyć te ograniczenia, zespół badawczy opracował materiał kompozytowy, który może absorbować fale elektromagnetyczne jednocześnie w wielu pasmach częstotliwości. Technologia ta pochłania i eliminuje fale elektromagnetyczne, rozwiązując problemy związane z zakłóceniami wtórnymi. Materiał jest również cienki, elastyczny i wystarczająco trwały, aby zachować swój kształt nawet po tysiąckrotnym złożeniu i rozłożeniu, dzięki czemu nadaje się do telefonów zwijanych i urządzeń do noszenia.
Ulepszenia technologii materiałowej i zastosowań
Zespół kierowany przez dr Byeongjina Parka i dr Sang Boka Lee z Wydziału Badań nad Materiałami Kompozytowymi i Konwergencji w KIMS zsyntetyzował materiał magnetyczny, zmieniając strukturę krystaliczną ferrytu, umożliwiając mu selektywne pochłanianie pożądanych częstotliwości. Wyprodukowali ultracienką polimerową folię kompozytową, na której tylnej stronie zastosowano wzory przewodzące, aby kontrolować rozprzestrzenianie się fal elektromagnetycznych. Dostosowując kształt wzoru przewodzącego, można radykalnie zmniejszyć odbicie fal elektromagnetycznych przy określonych częstotliwościach. Na tylną część nałożono również cienką warstwę nanorurki węglowej o wysokich właściwościach ekranujących, aby jeszcze bardziej poprawić właściwości materiału w zakresie ekranowania fal elektromagnetycznych.
Starszy badacz Byeongjin Park z KIMS, który kierował projektem, skomentował: „Wraz ze wzrostem zastosowań komunikacji 5G/6G rośnie znaczenie materiałów pochłaniających fale elektromagnetyczne i ekranujących”. Dodał: „Materiał ten może znacząco poprawić niezawodność urządzeń komunikacji bezprzewodowej, takich jak smartfony i radary pojazdów autonomicznych”.
Odniesienie: „Ekranowanie zakłóceń elektromagnetycznych o dominującej absorpcji (EMI) w wielu pasmach fal mm przy użyciu przewodzącego kompozytu magnetycznego i dwuściennej folii nanorurki węglowej” autorstwa Byeongjin Park, Sosan Hwang, Horim Lee, Yeonsu Jung, Taehoon Kim, Suk Jin Kwon, Dawoon Jung i Sang-bok Lee, 28 maja 2024 r., Zaawansowane materiały funkcjonalne.
DOI: 10.1002/adfm.202406197
Badania te zostały sfinansowane przez podstawowe projekty badawcze KIMS i Zintegrowaną Grupę Badawczą ds. Rozwiązań Elektromagnetycznych (SEIF) w ramach Krajowej Rady ds. Badań Naukowych i Technologicznych. Wyniki opublikowano jako artykuł na okładce wydania z 1 października tego czasopisma o międzynarodowej renomie Zaawansowane materiały funkcjonalne (pierwszy autor: dr Byeongjin Park). Zespół badawczy zakończył krajową rejestrację patentową, a także złożył wniosek o patenty w USA, Chinach i innych krajach. Dodatkowo technologia została przeniesiona do kilku krajowych firm produkujących materiały i obecnie jest stosowana w rzeczywistych urządzeniach komunikacyjnych i samochodach.
