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KAUST团队开发可防护电磁辐射的可印刷油墨

电磁辐射 电磁波
发布:2020-11-05 10:10:12    

KAUST团队开发了一种具有无与伦比的导电性和透明性折衷的可印刷油墨,用于太阳能电池板和新颖的电磁波阻挡。

研究人员观察到,装有喷墨打印的电磁波阻挡纳米线-聚合物导电片的盒子里的手机信号强度显着降低。

当电流流过时,铜和金等金属几乎不会产生热量。因此,这些高导电性材料在电子工业中被广泛使用。这些金属共有的另一个特性是不透明度:它们反射光而不是透射光。但是透明性在产生,检测或操纵电磁辐射的电子设备中是有用的属性。

尽管有些材料既透明又导电,但通常必须做出折衷。电气工程师Atif Shamim解释说:“光学透明导体的典型问题是它们的电导率低,并且随着透明度的增加,电导率会进一步降低,反之亦然。”

Shamim和其团队的博士后研究员Weiwei Li通过将银纳米线分散在聚合物溶液中来开发导电油墨。他们与托马斯·安索普洛斯(Thomas Anthopoulos)领导的另一个KAUST团队合作,通过一种称为氙气闪光灯烧结的处理方法,增强了这种油墨的光学和电学性能。

Shamim说:“银纳米线通常是通过多个处理步骤进行图案化的,而且图案化的尺寸非常有限。” “我们一步一步展示了银纳米线的大面积和高通量图案。”

该油墨可在光电应用(例如太阳能电池)中找到重要用途。但是Shamim和他的同事Khaled Salama在另一种设备中使用了它:阻止电磁波。随着社会对无线通信的依赖性增加,由于干扰而导致系统故障的危险也在增加。关于它对人类健康的影响,尤其是对新生婴儿和弱势患者的影响,也有未解之谜。

考虑到这些问题,Shamim及其团队创建了一种结构,称为频率选择表面(FSS)。顾名思义,它反射特定频率的电磁波,同时让其他电磁波通过。KAUST团队通过将其定制的导电油墨以简单的重复图案沉积在柔性聚合物基板上而制成了FSS。

FSS的实验表征表明,电磁频谱的射频部分在两个频段上均具有良好的反射性​​能。重要的是,尽管典型的FSS仅阻挡来自某个方向的具有一定极化的波,但KAUST FSS对无线电波的极化不敏感,并且其性能在大范围的入射角范围内都是稳定的。另一个积极的方面是,印刷的FSS具有完全的柔韧性:当卷起材料时,其响应不会变差。

为了演示其屏蔽罩在现实世界中的适用性,他们将手机放在FSS覆盖的盒子中,并观察到信号强度显着降低。Shamim说:“基于这些有希望的结果,我们计划将我们的应用扩展到灵活,透明,高性能的电子设备。”

“例如,我们希望将薄的透明FSS应用于医院环境中的玻璃培养箱,并进行电磁屏蔽实验以进一步表征我们在真实环境中的设计。”

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