Aerogel de carbono CNC/Citosano de ingeniería elástica con absorción de microondas de banda ancha

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• El electromagnetismo

Sus antecedentes:

• La creciente contaminación electromagnética de 5G / 6G requiere absorbentes de microondas electromagnéticas avanzados, ligeros y mecánicamente robustos.
• Los aerogeles de carbono existentes a menudo presentan fragilidad estructural e insuficiente disipación electromagnética, lo que limita sus aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de ingeniería de defectos para la fabricación de aerogeles de carbono incrustados en nanohojas elásticas de nitruro de boro (BNNS) con propiedades de absorción de EM mejoradas.
• Optimizar la relación quitosano (CS) / nanocristal de celulosa (CNC) para el control sinérgico de la microestructura, la topología de los defectos y la respuesta electromagnética.

Principales métodos:

• Fabricación de aerogeles de carbono elásticos mediante la incorporación de BNNS y el control preciso de la relación CS/CNC.
• Caracterización de las propiedades microestructurales, topológicas y electromagnéticas de los defectos.
• Evaluación del rendimiento de la absorción electromagnética, incluido el ancho de banda de absorción efectiva (EAB) y la pérdida de reflexión (RL).
• Evaluación de las propiedades mecánicas, incluida la compresión cíclica y la elasticidad.

Principales resultados:

• Se obtiene un amplio ancho de banda de absorción efectiva (EAB) de 8,3 GHz a un espesor de 3,6 mm.
• Se obtiene una excelente pérdida de reflexión (RL) de -52,79 dB, lo que significa una atenuación superior al 99,99%.
• Efectos sinérgicos demostrados de defectos derivados de CNC y polarización interfacial desencadenada por BNNS para una mayor absorción.
• Grafitización óptima diseñada (ID/IG = 1,08) para una pérdida de conductividad equilibrada.
• Se desarrolló un marco estable y flexible con una elasticidad prometedora, que conserva el 82% de la altura después de 1000 ciclos de compresión.

Conclusiones:

• La relación optimizada CS / CNC y la integración BNNS producen una absorción de EM de banda ancha superior y una robustez mecánica.
• Los aerogeles de carbono derivados de la biomasa desarrollados son adecuados para los absorbentes de ondas electromagnéticas portátiles y conformes de próxima generación.
• Este enfoque de ingeniería de defectos ofrece una vía para materiales avanzados en la mitigación de la contaminación electromagnética.