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石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

随着物联网、自动驾驶、可穿戴设备的发展,电路越来越复杂,无论是汽车的中控集成式系统、高性能音响系统,还是体积越来越小的5G通信设备(手机及基站),或是要求精度越来越高的仪器仪表,要保证这些电子设备的正常运行,电磁干扰屏蔽是至关重要的,更加迫切需要开发具有高屏蔽效能(SE)的超薄、轻质、高强度和导热电磁干扰(EMI)屏蔽材料。

石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

而电子设备在工作时,既不希望被外界电磁波干扰,又不希望自身辐射出电磁波干扰外界设备及危害人体健康,所以需要阻断电磁波的传播路径,因此自身产生的电磁波需要被吸收,而外界入射的电磁波需要被反射或吸收,这就使得不同屏蔽机制的电磁干扰屏蔽材料可用于不同的应用场景。

石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

传统的金属如铜和铝等是常用的电磁屏蔽材料,但它们易被腐蚀、密度过高,并且以反射电磁波为主,这会造成二次污染,因此其应用场景受到限制。因此在便携式可穿戴设备和航空航天材料中,具备优异力学性能和超低密度的电磁屏蔽材料—石墨烯复合材料,才是真正的刚需。

石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

石墨烯特殊的二维片层结构,有良好的化学稳定性,在涂层中层错排列不仅可以阻挡腐蚀介质的渗透形成物理阻隔,而且石墨烯的表面很大,应用较少的石墨烯就可以起到有效的阻挡和物理屏蔽作用。

石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

而采用了蜂窝状多孔石墨烯材料,屏蔽效能就可以达到40dB左右,而石墨烯的厚度,也会影响电磁屏蔽性能:如单片48.3 μm的蜂窝状多孔石墨烯材料,在10GHz时的电磁屏蔽性能大约是40dB,这时它能屏蔽99.99% 的入射电磁波;当把该材料堆叠到多层后,电磁屏蔽性能可达60dB以上,并能衰减99.999%以上的入射电磁波了,这个我们在下一节中展开详细讲解。

石墨烯复合材料在电磁屏蔽中的应用

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