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Os cientistas desenvolveram um material extremamente fino que pode proteger componentes eletrônicos, absorvendo diversas variedades de radiação eletromagnética.
De acordo com um Instituto Coreano de Ciência de Materiais (KIMS) equipe, o novo material absorve praticamente toda a radiação eletromagnética (EM) de três espectros distintos, incluindo 5G/6G, WiFi e o radar usado em sistemas de direção autônomos. Embora alguns materiais semelhantes possam absorver a radiação EM de um desses espectros, este é o primeiro material a funcionar em todos os três simultaneamente.
De acordo com os cientistas por trás do material potencialmente inovador, a eletrônica moderna pode ser prejudicada pelas emissões de outros dispositivos, resultando em desempenho irregular ou até mesmo em falha. Além disso, muitos materiais de blindagem atualmente disponíveis simplesmente refletem a radiação eletromagnética em vez de absorvê-la, resultando em problemas de “interferência secundária”. Esta situação motivou os cientistas de materiais a encontrar uma solução simples e versátil capaz de proteger uma ampla gama de dispositivos eletrônicos modernos da energia EM ambiente através de múltiplos espectros gerados pela Internet das Coisas (IoT).
“Embora os materiais de blindagem convencionais tenham dificuldades no espectro mmWave devido à sua natureza reflexiva, este estudo apresenta um novo filme de blindagem EMI com reflexão ultrabaixa (<0,05 dB ou 1,5%), absorção ultra-alta (>70 dB ou 98,5%) e blindagem superior (>70 dB ou 99,99999%) em bandas de frequência triplas mmWave com espessura de 400 µm”, explicam os autores do estudo.
Combinação de materiais compósitos absorve radiação eletromagnética
Liderado pelo autor sênior do estudo, Dr. Byeongjin Park, e auxiliado pelo coautor e colaborador Dr. atuais materiais bloqueadores de radiação eletromagnética usados em aplicações comerciais e industriais. Este esforço revelou que a maioria destes materiais convencionais funcionavam refletindo em vez de absorver as ondas EM. De acordo com o estudo, a maioria refletiu cerca de 90% do ME, ao mesmo tempo que absorveu cerca de 10%. Além disso, quando os materiais apresentavam uma taxa de absorção mais elevada, essa capacidade ficava confinada a apenas um espectro EM.
Park e Lee contrariaram esta limitação explorando o uso de múltiplos materiais absorventes de radiação combinados em uma película protetora. A fórmula final envolveu a combinação de uma camada composta magnética que se mostrou eficaz em uma faixa de frequências com uma segunda camada de nanotubos de carbono que complementou o desempenho da outra camada. A equipe também adicionou uma grade condutora padronizada para aprimorar essa capacidade.
Finalmente, os pesquisadores criaram um filme composto de polímero ultrafino e incorporaram “padrões condutores” em sua parte traseira. Essa alteração permitiu à equipe um controle adicional sobre a propagação das ondas eletromagnéticas. Segundo os autores do estudo, esta combinação de materiais e design resultou num material compósito que absorveu mais de 99% da radiação eletromagnética e não refletiu quase nenhuma.
“Ao integrar uma camada composta magnética (MCL), uma grade condutora padronizada (CPG) e um filme de nanotubos de carbono de parede dupla (DWCNTF), frequências ressonantes específicas de ondas eletromagnéticas são transmitidas para o filme com reflexão minimizada e presas e dissipadas entre a CPG e a DWCNTF”, explicaram.
Notavelmente, os nanotubos de carbono tinham um design típico. No entanto, a camada MCL foi criada alterando a estrutura cristalina da ferrita. Este processo permitiu aos cientistas “programar” eficazmente o material para absorver comprimentos de onda EM selecionados. A equipe também descobriu que a geometria do material compósito melhorou a capacidade de bloquear a radiação eletromagnética, resultando em uma taxa de absorção superior a 99%.
“Ao ajustar a forma do padrão condutor, a reflexão das ondas eletromagnéticas em frequências específicas pode ser drasticamente reduzida”, disse o pesquisador. Comunicado de imprensa anunciando a pesquisa explica.
Junto com seu desempenho de absorção, o material se mostrou versátil e durável. De acordo com os autores do estudo, testes de laboratório mostraram que o seu material compósito ultrafino poderia ser dobrado e ainda retomar a sua forma original mais de 5.000 vezes sem perder a integridade ou diminuir o seu desempenho de absorção de radiação eletromagnética.
Material patenteado pode encontrar diversas aplicações
Como o KIMS faz parte do Ministério da Ciência do país, o comunicado de imprensa observa que o material já foi transferido para várias empresas nacionais de materiais e está “atualmente sendo aplicado em dispositivos de comunicação e automóveis reais”.
Os pesquisadores já patentearam o material na Coreia. No entanto, dado o potencial mercado mundial para este tipo de solução de absorção de radiação eletromagnética, eles também estão solicitando patentes semelhantes nos EUA, na China e em outros países.
“Esta abordagem inovadora apresenta uma solução promissora para materiais de blindagem EMI eficazes de ondas milimétricas, com implicações para comunicação móvel, sistemas de radar e comunicação gigabit sem fio”, escrevem eles.
O estudo “Blindagem de interferência eletromagnética dominante de absorção (EMI) em múltiplas bandas de ondas milimétricas usando compósito magnético padronizado condutor e filme de nanotubos de carbono de parede dupla” foi publicado em Materiais Funcionais Avançados.
Christopher Plain é romancista de ficção científica e fantasia e redator-chefe de ciências do The Debrief. Siga e conecte-se com ele no X, conheça seus livros em plainfiction.comou envie um e-mail diretamente para ele em christopher@thedebrief.org.
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