En forskargrupp från avdelningen för funktionella kompositer i kompositforskningsavdelningen vid Korea Institute of Materials Science (KIMS) har framgångsrikt utvecklat elektromagnetiska vågabsorbenter baserade på metallorganiska ramverk (MOF) som förbättrar dielektriska och magnetiska förluster i gigahertz (GHz) frekvensen band. Forskningen publicerades i tidskriften Advanced Composites and Hybrid Materials den 5 februari 2024.
Teamet, ledd av Dr. Hee Jung Lee, har blandat MOF med termoplastisk polyuretan för att producera en högpresterande komposit med bredbandsabsorption.
Tidigare forskning fokuserade på att utveckla elektromagnetiska vågabsorberande material med användning av mycket ledande och dielektriska material, men den stod inför utmaningar när det gäller att uppnå lämplig komplex permittivitet och permeabilitet under tillverkningen av kompositerna. Detta resulterade i ökad tjocklek och begränsade smalbandiga absorptionsprestanda.
Det elektromagnetiska vågabsorberande materialet som utvecklats av Dr. Lees team förbättrar inte bara absorptionsprestandan jämfört med konventionella material utan uppvisar också hög reflektionsförlust och breda absorptionsbandbredder vid lägre tjocklekar. Denna forskning presenterar en ny strategi för att fungera som ett lovande tillvägagångssätt för att utveckla elektromagnetiska vågabsorbenter med hög potential.
Forskargruppen optimerade materialsammansättningen för att förbättra absorptionen av elektromagnetiska vågor och syntetiserade MOF med en solvotermisk metod.
Efter termisk behandlingsprocess blandades MOF med termoplastisk polyuretan för att producera det elektromagnetiska vågabsorberande materialet. Materialet visade hög absorptionsprestanda och nådde -52,29 decibel (dB; 99,999 % absorption) vid 10 gigahertz (GHz) och en tjocklek på 1,9 millimeter (mm). Vid en tunnare tjocklek på 0,9 mm uppvisade den bredbandsabsorptionsprestanda upp till 7,23 GHz, vilket representerar en betydande förbättring jämfört med material som utvecklats av andra forskare.
Tekniken bakom MOF-baserade elektromagnetiska vågabsorberande material har tillämpningar inom stealth-teknik och olika industriella områden som elektrisk, elektronisk, autonom körning och kommunikation. Det förhindrar särskilt elektromagnetisk förorening, som är en oönskad och okontrollerad avskjutning som orsakas av elektromagnetiska störningar. Följaktligen skulle det kunna användas lovande inom nästa generations IT-område, vilket leder till aktivering av såväl privata företag som försvarsindustrin med förstärkning av det nationella försvaret.
Seniorforskaren Dr. Hee Jung Lee, betonade målet att tillämpa MOF-material i övergripande industrisektorer och expandera till miljö- och biofält genom massproduktion. Hon lyfte fram potentialen för att utveckla egen teknologi på hemmaplan och exportera den utomlands i framtiden.
Forskargruppen arbetar för närvarande med att vidareutveckla elektromagnetisk vågabsorptionsteknik för högre frekvenser i 5G-kompatibla band. Dessutom underlättar de aktivt kommersialiseringen av industriella tillämpningar med högt mervärde som absorption av elektromagnetiska vågor, skärmning och värmeavledning genom att använda skräddarsydda MOF-material.
Mer information: Jae Ryung Choi et al, Synthesis of Fe/Co bimetalliska metall-organiska ramverk härledda kompositer och deras förbättrade elektromagnetiska vågabsorption, Avancerade kompositer och hybridmaterial (2024). DOI:10.1007/s42114-023-00824-z
Tillhandahålls av National Research Council of Science and Technology
