તાજેતરમાં, શેનઝેન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ એડવાન્સ્ડ ટેકનોલોજી, ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સના સન રોંગ અને અન્ય સંબંધિત સંશોધકોએ હળવા વજનના ચાંદી/ઘટાડાવાળા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કોટેડ કાર્બોનાઇઝ્ડ મેલામાઇન (CMF/rGO/Ag) ફોમ મટિરિયલ્સ તૈયાર કરવા માટે એક સરળ વન-સ્ટેપ હીટ ટ્રીટમેન્ટ વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. કાર્બોનાઇઝ્ડ-કમ્પોઝિટ મેલામાઇન ફોમ મટિરિયલ ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉત્તમ EMI શિલ્ડિંગ ઇફેક્ટ (EMI SE) પ્રદાન કરે છે.
5G કોમ્યુનિકેશન અને સ્માર્ટ ફોનના ઉદયથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપની સમસ્યા વધી ગઈ છે.
ગંભીર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ ડેટા નુકશાન, સિસ્ટમ નિષ્ફળતા અને માનવ સ્વાસ્થ્યને પણ જોખમમાં મૂકી શકે છે.
હાનિકારક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રદૂષણ અથવા કિરણોત્સર્ગને દબાવવા માટે અતિ-નીચી ઘનતા અને સારી યાંત્રિક સુગમતા સાથે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ રક્ષણ સામગ્રીનો વિકાસ એક અસરકારક રીત છે.
પરંપરાગત ધાતુ સામગ્રી માટે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન રક્ષણ સામગ્રી પ્રાપ્ત કરવા માટે વાહકતામાં સુધારો હંમેશા પ્રાથમિક વ્યૂહરચના રહી છે.
વધુમાં, ગ્રાફીન, કાર્બન નેનોટ્યુબ અને એમએક્સીન જેવા નવા નેનોમટીરિયલ્સમાં પણ ઉચ્ચ EMI શિલ્ડિંગ કામગીરી હોવાનું નોંધાયું છે.
નેનોમટીરિયલ્સની અત્યંત લવચીક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને કારણે, આ સામગ્રીઓને EMI શિલ્ડિંગ માટે ફોમ અથવા ફિલ્મ સ્વરૂપમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. નેનોમટીરિયલ્સના ફોમવાળા સ્વરૂપની તુલનામાં, ગાઢ ફિલ્મો ઉચ્ચ વાહકતા દર્શાવે છે.
ઉચ્ચ વાહકતા ઘટના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને મજબૂત રીતે પ્રતિબિંબિત કરીને સીધા ઉચ્ચ EMI SE ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, અત્યંત વાહક ધાતુઓનો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રતિબિંબ ગુણાંક સામાન્ય રીતે 90% કરતા વધી જાય છે, જેનો અર્થ એ થાય કે 90% આવર્તિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો મુક્ત અવકાશમાં પ્રતિબિંબિત થશે.
પ્રતિબિંબિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ગંભીર ગૌણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન પ્રદૂષણનું કારણ પણ બની શકે છે. ઓછા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રતિબિંબ ગુણાંક સાથે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન EMI શિલ્ડિંગ સામગ્રી મેળવવાનું હજુ પણ એક પડકાર છે.
ફોમ-પ્રકારનું શિલ્ડિંગ મટિરિયલ છિદ્રાળુ બંધારણથી બનેલું છે. તેના હળવા વજન, સારી યાંત્રિક સંકોચનક્ષમતા અને એડજસ્ટેબલ EMI શિલ્ડિંગ કામગીરીને કારણે, તેમાં પરંપરાગત કઠોર ધાતુ શિલ્ડિંગ મટિરિયલ્સને બદલવાની મોટી સંભાવના છે.
ખાસ કરીને, છિદ્રાળુ માળખું ફોમ-પ્રકારના રક્ષણાત્મક સામગ્રીને ઘટના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પર સ્પષ્ટ બહુવિધ પ્રતિબિંબ પાડવા સક્ષમ બનાવે છે, જેથી ફીણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને શોષી અને ઘટાડી શકે. એવું નોંધવામાં આવ્યું છે કે છિદ્રાળુ માળખું MXene દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના શોષણને વધારશે.
ઘન પદાર્થોની તુલનામાં, છિદ્રાળુ બંધારણમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ અવબાધ મેચિંગ ક્ષમતા વધુ સારી હોય છે, અને તે ઘટના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને શિલ્ડિંગ ફોમની આંતરિક રચનામાં પ્રવેશ કરાવી શકે છે. તેથી, ઓછા પ્રતિબિંબ ગુણાંક અને ઉચ્ચ શોષણ ગુણાંક ધરાવતી EMI શિલ્ડિંગ સામગ્રીમાં સારી અવબાધ મેચિંગ (ઓછી પ્રતિબિંબ) અને ઉચ્ચ બહુવિધ પ્રતિબિંબ હોવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, સ્તરવાળી રચનાઓ, બહુ-સ્તરીય રચનાઓ અને આઇસોટ્રોપિક રચનાઓ તૈયાર કરવામાં આવી છે, જેમાં ઉચ્ચ EMI SE અને શોષણ ગુણાંક હોય છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, જટિલ રચનાઓ અને બહુ-ઘટકોમાં ઘણીવાર બહુ-પગલાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે, અને યાંત્રિક સુગમતા નબળી હોય છે.
સિલ્વર-પ્લેટેડ પોલિમાઇડ ફોમ ભૌતિક છંટકાવ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો, અને તેની ઘનતા 23kg/m3 હતી. સિલ્વર-પ્લેટેડ મેલામાઇન ફોમ રાસાયણિક નિક્ષેપ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો. તૈયાર સિલ્વર-પ્લેટેડ મેલામાઇન ફોમમાં EMI ઉચ્ચ SE 90 dB અને ચાંદીનું પ્રમાણ 63.5 wt% છે. વધુમાં, કોપર/નિકલ કોટેડ પોલિમેથાક્રાયલાઇમાઇડ હાઇબ્રિડ ફોમ અને ગોલ્ડ નેનોપાર્ટિકલ કોટેડ પોલિમર-આધારિત નેનોફાઇબર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફરેન્સ શિલ્ડિંગ ઇલેક્ટ્રોલેસ પ્લેટિંગ પદ્ધતિનો પણ પ્રસ્તાવ છે.
જોકે, કઠોર ધાતુ અને લવચીક ફ્રેમ વચ્ચેના આંતરિક ઇન્ટરફેસ મેળ ખાતા ન હોવાને કારણે, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ, ઇલેક્ટ્રોલેસ પ્લેટિંગ અને ભૌતિક છંટકાવ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ મેટલ ફોમ શિલ્ડિંગ સામગ્રીમાં નબળા યાંત્રિક ગુણધર્મો હોય છે. ધાતુના કણો અને લવચીક ફોમ સ્કેલેટન વચ્ચેના જોડાણને વધારવું અને ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો સાથે મેટલ ફોમ શિલ્ડિંગ સામગ્રીને સાકાર કરવી હજુ પણ પડકારોથી ભરેલી છે.
આ અભ્યાસમાં, લેખકે હળવા વજનના ચાંદી/ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કોટેડ કાર્બોનાઇઝ્ડ મેલામાઇન (CMF/rGO/Ag) સંયુક્ત ફોમ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે એક સરળ એક-પગલાની ગરમી સારવાર વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો, જેમાં ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉત્તમ EMI શિલ્ડિંગ અસર (EMI SE) છે. સંયુક્ત ફ્રેમવર્ક અને ચાંદી વચ્ચેના ઉન્નત ઇન્ટરફેસને કારણે, CMF/rGO/Ag ફોમે 1000 લોડિંગ-અનલોડિંગ કમ્પ્રેશન પરીક્ષણ ચક્ર પછી ઉત્તમ માળખાકીય સ્થિરતા દર્શાવી. વધુમાં, ફોમનો EMI SE માત્ર 50.6 mg cm16 g-2 ની ઘનતા અને 1 વોલ્યુમ% ની અતિ-નીચી Ag સામગ્રી પર 0.09 dB સુધી પહોંચ્યો.
રસપ્રદ વાત એ છે કે, છિદ્રાળુ માળખા અને બહુવિધ ઇન્ટરફેસના સહયોગથી CMF/rGO/Ag ફોમના અસામાન્ય રીતે ઉચ્ચ શોષણ ગુણાંક (0.5 થી વધુ) થયો. CMF/rGO/Ag ફોમના ઉચ્ચ શોષણ ગુણાંક શિલ્ડિંગ મિકેનિઝમનો વધુ અભ્યાસ મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ (FEA) દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. CMF/rGO/Ag ફોમનું ઉત્તમ નજીક-ક્ષેત્ર EMI શિલ્ડિંગ પ્રદર્શન દર્શાવે છે કે ઓછી ઘનતા, મજબૂત CMF/rGO/Ag ફોમના ઇલેક્ટ્રોનિક પેકેજિંગ માટે EMI શિલ્ડિંગ સામગ્રી તરીકે મહાન ફાયદા અને વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ છે.