برای محافظت از ابزار الکترونیک؛

سبک‌ترین سپر الکترومغناطیسی در جهان ساخته شد

موتور‌های برقی و ابزار الکترونیک هنگام کار، میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند و برای اینکه این میدان‌ها روی وسایل برقی نزدیکشان تاثیر نگذارند باید سپر حفاظتی جلوی آن‌ها قرار گیرد.

کد خبر: ۸۶۲۰۶۹

چهارشنبه - ۲۵ تير ۱۳۹۹ / July 15, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، میدان‌های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا را فقط می‌توان با پوسته‌های رسانا محافظت کرد. این پوسته‌های رسانا از همه طرف جلوی میدان الکترومغناطیسی را می‌گیرد. برای این منظور اغلب از ورق‌های فلزی نازک یا فویل‌های فلزی استفاده می‌شود. با این حال، در بسیاری از موارد چنین سپری بسیار سنگین یا خیلی ضعیف است. از این رو محققان به دنبال راه‌حلی هستند تا بتوانند ماده‌ای سبک، انعطاف‌پذیر و بادوام با خاصیت حفاظتی بسیار بالا پیدا کنند.

هواژل‌ها در مقابل تشعشعات الکترومغناطیسی
محققان با کمک نانوالیاف سلولزی هواژلی درست کردند که سبک و بسیار متخلخل است. این الیاف سلولزی از چوب به دست می‌آید و به دلیل ساختار شیمیایی که دارد، قابلیت شیمیایی وسیعی دارد.

هواژل یا ایروژل یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل به دست می‌آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرایند ماده‌ای جامد با چگالی بسیار کم است که در عین حال، عایق گرمایی بسیار خوبی نیز هست. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌های دیگری همچون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده است.

محققان موفق به تولید کامپوزیتی از نانوالیاف سلولزی و نانوسیم‌های نقره‌ای شدند که ساختار بسیار سبکی دارد و محافظ بسیار خوبی در برابر اشعه الکترومغناطیسی است. تأثیر این ماده واقعا شگفت‌انگیز است: با چگالی بسیار کم در حدود ۷/۱ میلی‌گرم در سانتی‌متر مکعب، قابلیت حفاظتی بسیار بالایی در محدوده فرکانس پرتو‌های راداری دارد. به بیان دیگر، تقریبا همه اشعه‌های میدان الکترومغناطیسی را در رنج فرکانس ۸ تا ۱۲ گیگاهرتز دفع می‌کند.

بلور‌های یخی که شکل ماده را کنترل می‌کند
نه تنها ترکیب درست سیم‌های نقره‌ای و الیاف سلولزی برای حفاظت از میدام الکترومغناطیسی تعیین کننده است، بلکه ساختار متخلخل مواد نیز بسیار حائر اهمیت است. در درون این منافذ، میدان‌های الکترومغناطیسی گیر می‌کنند و موجب ایجاد میدان‌های الکترومغناطیسی در خود ماده می‌شود که همین امر میدان الکترومغناطیسی خارجی را خنثی می‌کند.

محققان برای ایجاد این منافذ با اندازه و شکل بهینه، مواد را درون قالب‌های از قبل خنک شده ریخته و به آن اجازه دادند به آرامی منجمد شود. همین امر موجب می‌شود که بلور‌های یخی در آن پدیدار شود که می‌توانند میدان الکترومغناطیسی خارجی را دفع کنند.

این سازه‌های حفاظتی بسیار منعطف هستند و حتی پس از هزار بار جم شدن، اثر خود را از دست نمی‌دهند. میزان جذب میدان الکترومغناطیسی در این سازه‌ها با کم و زیاد کردن مقدار نانوسیم‌های نقره‌ای قابل تنظیم است.

محققان در آزمایش دیگری، نانوسیم‌های نقره را از مواد ترکیبی جدا کردند و نانوالیاف سلولزی را با کمک نانوپلات‌های دوبعدی کاربید تیتانیوم به یکدیگر متصل کردند. این نانوپلات‌ها مانند آجر‌های سختی عمل می‌کنند که با ملات قابل انعطاف ساخته شده از الیاف سلولز به هم وصل می‌شوند. این ساختار نیز به صورت هدفمند منجمد شد.

محققان ادعا می‌کنند که هیچ ماده دیگری نمی‌تواند شبیه به این ماده جدید به عنوان سپر الکترومغناطیسی عمل کند. علاوه براین، استفاده از کاربید تیتانیوم موجب شده که این ماده سبک‌ترین ماده سپر الکترومغناطیسی در جهان لقب بگیرد.