Forskerhold udvikler elektromagnetiske bølgeabsorbere med stærk absorption og bred effektiv båndbredde

Et forskerhold fra Department of Functional Composites in Composites Research Division ved Korea Institute of Materials Science (KIMS) har med succes udviklet elektromagnetiske bølgeabsorbere baseret på metal-organiske rammer (MOF'er), der øger dielektriske og magnetiske tab i gigahertz (GHz) frekvensen band. Forskningen blev publiceret i tidsskriftet Advanced Composites and Hybrid Materials den 5. februar 2024.

Holdet, ledet af Dr. Hee Jung Lee, har sammensat MOF'er med termoplastisk polyurethan for at producere en højtydende og bredbåndsabsorberende komposit.

Tidligere forskning fokuserede på at udvikle elektromagnetiske bølgeabsorberende materialer ved hjælp af stærkt ledende og dielektriske materialer, men den stod over for udfordringer med at opnå passende kompleks permittivitet og permeabilitet under fremstillingen af ​​kompositterne. Dette resulterede i øget tykkelse og begrænset smalbåndsabsorptionsydelse.

Det elektromagnetiske bølgeabsorberende materiale udviklet af Dr. Lees team forbedrer ikke kun absorptionsydelsen sammenlignet med konventionelle materialer, men udviser også højt refleksionstab og brede absorptionsbåndbredder ved lavere tykkelser. Denne forskning præsenterer en ny strategi, der skal tjene som en lovende tilgang til udvikling af højpotentielle elektromagnetiske bølgeabsorbere.

Forskerholdet optimerede materialesammensætningen for at forbedre den elektromagnetiske bølgeabsorption og syntetiserede MOF ved hjælp af en solvotermisk metode.

Efter termisk behandlingsproces blev MOF blandet med termoplastisk polyurethan for at producere det elektromagnetiske bølgeabsorberende materiale. Materialet demonstrerede høj absorptionsydelse og nåede -52,29 decibel (dB; 99,999% absorption) ved 10 gigahertz (GHz) og en tykkelse på 1,9 millimeter (mm). Især ved en tyndere tykkelse på 0,9 mm udviste den bredbåndsabsorptionsydelse op til 7,23 GHz, hvilket repræsenterer en betydelig forbedring i forhold til materialer udviklet af andre forskere.

Teknologien bag MOF-baserede elektromagnetiske bølgeabsorberende materialer har applikationer inden for stealth-teknologi og forskellige industrielle områder såsom elektrisk, elektronisk, autonom kørsel og kommunikation. Det forhindrer især elektromagnetisk forurening, som er en uønsket og ukontrolleret off-shoot som følge af elektromagnetisk interferens. Som følge heraf kunne det lovende udnyttes i næste generations IT-område, hvilket fører til aktivering af private virksomheder såvel som forsvarsindustrien med styrkelse af det nationale forsvar.

Seniorforsker Dr. Hee Jung Lee understregede målet om at anvende MOF-materialer på tværs af overordnede industrisektorer og ekspandere til miljø- og biofelter gennem masseproduktion. Hun fremhævede potentialet for at udvikle proprietær teknologi på hjemmemarkedet og eksportere den til udlandet i fremtiden.

Forskerholdet arbejder i øjeblikket på at videreudvikle elektromagnetisk bølgeabsorptionsteknologi til højere frekvenser i 5G-kompatible bånd. Derudover fremmer de aktivt kommercialiseringen af ​​industrielle applikationer med høj værditilvækst, såsom elektromagnetisk bølgeabsorption, afskærmning og varmeafledning ved at anvende skræddersyede MOF-materialer.

Flere oplysninger: Jae Ryung Choi et al., Syntese af Fe/Co-bimetalliske metal-organiske strukturafledte kompositter og deres forbedrede elektromagnetiske bølgeabsorption, Avancerede kompositter og hybridmaterialer (2024). DOI:10.1007/s42114-023-00824-z

Leveret af National Research Council of Science and Technology