Наночастицы и лёд превратили обычную целлюлозу в легчайший проводник
Электродвигатели и электронные устройства генерируют электромагнитные поля, колебания которых вызывают паразитные наводки в других электронных механизмах, работающих рядом. Чтобы экранировать электромагнитные колебания, устройства со всех сторон покрывают оболочками из проводящих материалов. Чаще всего экранирующие кожухи делают из металлических тонких листов или фольг — довольно тяжелых и негибких материалов.
Группа исследователей во главе с Чжихуэй Цзеном и Густавом Нистремом из компании Empa разработала комбинированный материал на основе целлюлозного аэрогеля, по экранирующий свойствам не уступающий металлу, но намного превосходящим его по характеристикам механическим. Описание материала будущего ученые привели в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Целлюлоза — легкий пористый материал, в который можно добавлять любые наночастицы. Затем, экспериментируя со структурой полученной композиции, можно придавать ей требуемые физические свойства. Ученые из Empa взяли наночастицы серебра, а поры нужных размеров и пространственной конфигурации создали, разлив аэрогель в специальные формы. Охладив материал и позволив расширяющимся кристалликам льда создать оптимальную структуру, исследователи поймали электромагнитные поля в пористую «ловушку». Внутри пор волны многократно отражались и нейтрализовали внешние поля.
Плотность полученного материала составила около 1,7 миллиграмма на кубический сантиметр. Композит из аэрогеля и серебряных нанонитей обеспечил защиту от электромагнитного излучения в диапазоне частот от 8 до 12 гигагерц. Разработчики заявили, что эффект экранирования сохраняется даже после тысячи сгибаний и разгибаний аэрогеля. Степень поглощение паразитных полей при этом зависит лишь от количества нанопроволок из серебра и пористости аэрогеля, которая легко регулируется на этапе вымерзания. Чтобы сделать материал еще легче, серебро можно заменить карбидом титана.