Effektiv EMI-afskærmningsadfærd af tynde grafen/PMMA-nanolaminater

Siden dens isolation i 2004 af Geim og Novoselov fra University of Manchester (Nobelprisen i fysik i 2010), grafen er blevet kaldt et 'vidundermateriale' på grund af dets exceptionelle egenskaber, som allerede er blevet udnyttet i mange applikationer og produkter. Imidlertid, brugen af ​​grafen i form af små flager i polymerkompositter begrænser den fulde udnyttelse af dets fremragende egenskaber, kræver høje fyldstofbelastninger for at opnå tilfredsstillende elektriske og mekaniske egenskaber.

Et team af forskere ledet af professor Costas Galiotis havde den innovative idé at bruge centimeter-størrelse grafenplader som forstærkning i polymerkompositter med en nanolaminatarkitektur. Dette har vist sig at være en smart strategi til at overvinde de typiske ulemper ved nanopartikelfyldstoffer, takket være den store sidestørrelse, som sikrer effektiv spændingsoverførsel og ensartet og kontrollerbar spredning gennem vekslen mellem polymer- og grafenlagene. Enkeltlagsgrafen i stor størrelse blev fremstillet ved teknikken med kemisk dampaflejring (CVD):det producerer en monoatomisk tykkelse og, i modsætning til små flager, der er ingen størrelsesbegrænsninger i de øvrige dimensioner (længde og bredde).

De centimeter-skala CVD grafen/polymer nanolaminater blev derefter produceret med en semi-automatisk proces, der muliggør manipulation af ultratynd film, og har vist sig at overgå, for det samme grafenindhold, state-of-the-art flagebaserede grafenpolymerkompositter med hensyn til mekanisk forstærkning og elektriske egenskaber. Mest vigtigt, disse tynde laminatmaterialer viser en meget høj elektromagnetisk interferens (EMI) afskærmningseffektivitet i Terahertz-serien, når 60 dB for en lille tykkelse på 33 μm, og en absolut EMI-afskærmningseffektivitet pr. vægtenhed og tykkelse, som er blandt de højeste værdier for syntetisk, ikke-metalliske materialer produceret til dato.

Prof. Galiotis siger, at "i dette papir, vi har forsøgt at udnytte monolagsgrafens fremragende mekaniske og elektriske egenskaber, når det bruges som en forstærkning af ingeniørpolymerer. Indtil nu, ved brug af korte grafenflager, dette var ikke muligt, på grund af den lille størrelse af indeslutningerne. Den seneste udvikling i produktionen af ​​kontinuerlige (stor størrelse) monolags grafenmembraner gjorde det muligt for os at fremstille nanolaminater, der inkorporerede tiere og endda hundredvis af grafenlag indlejret i kommercielle polymerer. Dette har ført til grafen-nanolaminater med stivheder, der nærmer sig dem for perfekt grafen pr. volumenfraktion og effektiv EMI-afskærmningsydelse. Dette arbejde baner vejen for udviklingen af ​​nanolaminater med exceptionelle egenskaber til rumfart, bilindustrien, men også en række elektroniske applikationer."

Forskningsarbejdet blev offentliggjort i Naturkommunikation .