Kolkompositer har många användbara egenskaper, med nya potentiella användningsområden som upptäcks hela tiden. Forskare har utvecklat ett tunt ark för att utnyttja dess elektromagnetiska egenskaper för mikrovågsskydd.

De ovanliga egenskaperna hos kolatomer med hög yta ger en enorm möjlighet för forskare att göra kompositer med användbara elektriska och elektromagnetiska egenskaper. Kolkompositer är särskilt användbara som lågviktiga och ultratunna elektromagnetiska skärmar.

På samma gång, ultralätta kolskum är kända för att ha mycket hög elektromagnetisk skärmningsförmåga på grund av deras cellulära struktur. De råkar också vara billiga, bra värmeisolatorer och otroligt starka med tanke på deras lätthet.

Forskare har börjat undersöka egenskaperna hos ultratunna kolhaltiga filmer och deras elektromagnetiska egenskaper. "Vi förväntar oss att de kan absorbera upp till 50 % av den infallande mikrovågseffekten trots att deras tjocklek bara är en liten bråkdel av huddjupet, säger Dr Alain Celzard, en forskare som leder ett team som undersöker dessa fastigheter.

Genom det EU-finansierade initiativet NAmiceMC, de bestämde sig för att skapa en billig, lätt och miljövänligt sätt att skapa elektromagnetisk skärmning. Inspirerad av en unik struktur som finns i malögon, laget siktade på att så småningom skapa ett material som kan absorbera mikrovågslängder.

NAmiceMC jämförde skillnaderna i effektivitet för elektromagnetisk skärmning i kolskum, ultratunna kolfilmer och kolkompositer. Forskarna testade dessa olika material mot en rad mikrovågsfrekvenser och jämförde dem med en teoretisk modell av materialens elektromagnetik.

Teamet genomförde en jämförande studie av elektromagnetisk skärmningseffektivitet för olika material och arrangemang. "Vi visade i detta projekt att alla typer av kolstrukturer som vi undersökt kan vara effektiva för att lösa problemet med elektromagnetisk kompatibilitet, "Säger Dr. Celzard.

Användbara föreningar

Där lätthet krävs, laget fann att både tunna kolfilmer och kolskum eller aerogeler är att föredra. När goda mekaniska egenskaper är nödvändiga, de fann att det bästa valet var polymerkompositer fyllda med kol för hög elektromagnetisk interferensskärmningseffektivitet.

Forskarna utvecklade en databas med en bred samling av elektromagnetiska egenskaper och elektromagnetisk skärmningseffektivitet för var och en av de typer av material som undersöktes i projektet. De föreslog ett effektivt arrangemang av partiklarna på ett sätt som beskriver de viktigaste egenskaperna hos exfolierade grafitbaserade kompositer. Teamet lyckades skapa en användbar och tydlig metod för att modellera arrangemangen utan att använda kommersiell programvara.

"Den utvecklade metoden gav en bättre förståelse av de fysiska processerna i nanokolbaserade kompositer, "Dr Celzard noterar. Teamet fann att de mest lämpliga skärmningsmaterialen är de som har högsta möjliga konduktivitet i lågfrekvensområdet, och som har låg tjocklek.

NAmiceMC hade förväntat sig att ha en hög absorption som skulle påverka cell- och fönsterstorleken på retikulerade kolskum i materialarrangemanget. Dock, teamet fann att konduktiviteten hos kolskelettet var så hög att dessa strukturer mestadels reflekterade i lågfrekventa och mikrovågsområden. Forskarna blev förvånade över att finna att reticulated carbon foam kan vara mycket absorberande i terahertz -serien, mycket högre än fönsterstorleken förutspådde.

Går vidare

NAmiceMC -teamet fortsätter aktivt forskning inom området elektromagnetiska tillämpningar av olika porösa kolstrukturer. Forskarna planerar att designa nya metasytor baserade på en teknik som utvecklats under projektperioden, som kan omvandla godtyckliga formade 3D-strukturer till kolhaltiga magnetiska material.

NAmiceMC planerar att experimentellt bevisa konceptet med ett elektromagnetiskt svart hål, och att bygga en prototyp av en mycket känslig elektromagnetisk detektor. De har redan lämnat in ett MSCA RISE -förslag som ägnas åt denna verksamhet i år.