O microondas

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 4385 (2022) Citar este artigo

Acessos de 1972

7 citações

Detalhes das métricas

Recentemente, a aplicação e o desenvolvimento de compósitos flexíveis de absorção de microondas baseados em borracha de silicone tornaram-se gradualmente um ponto quente de pesquisa. Neste estudo, compósitos de borracha de metil vinil fenil silicone (MPVQ)/partículas de ferro carbonilado (CIPs)/grafeno (GR) foram preparados por mistura mecânica, e os efeitos da temperatura de envelhecimento térmico nas propriedades de absorção de microondas dos compósitos foram investigados. . O mecanismo dos efeitos da temperatura de envelhecimento térmico no comportamento de absorção de microondas foi identificado. Os resultados mostram que os compósitos não envelhecidos têm propriedades superiores de absorção de microondas, com uma perda mínima de reflexão (RLmin) de -87,73 dB, uma espessura mais baixa de 1,46 mm e uma largura de banda de absorção efetiva (EAB, RL < - 10 dB) atingindo 5,8 GHz. (9,9–15,7 GHz). Com envelhecimento a 240 °C por 24 h, o RLmin na frequência de 5,48 GHz é - 45,55 dB com espessura de 2,55 mm, e o valor EAB atinge 2 GHz (faixa 4,6–6,6 GHz). No processo de envelhecimento térmico, ocorre uma reação de reticulação no MPVQ com um aumento na densidade de reticulação de 5,88 × 10−5 mol g−1 (não envelhecido) para 4,69 × 10−4 mol g−1 (envelhecido a 240 °C). Simultaneamente, a degradação térmica dos compósitos leva a uma redução na concentração de borracha. Além disso, uma pequena quantidade de CIPs é oxidada em Fe3O4, e os CIPs restantes se agregam para gerar caminhos eletricamente mais condutores. Consequentemente, a perda dielétrica dos compósitos será significativamente melhorada, resultando em uma má correspondência de impedâncias. As propriedades de absorção de microondas dos compósitos diminuem gradualmente com o aumento da temperatura de envelhecimento térmico de 200 para 240 °C.

Nos últimos anos, com o desenvolvimento próspero da indústria das comunicações electrónicas, a questão da poluição por ondas electromagnéticas tornou-se cada vez mais grave, o que é prejudicial à saúde humana, à segurança da informação e ao ambiente ecológico1,2,3,4,5. Portanto, pesquisa e desenvolvimento para produzir materiais finos, de largura de banda larga e de baixo custo com absorção de micro-ondas e com forte capacidade de absorção são os objetivos principais desta indústria6,7,8. Entre os materiais de absorção de micro-ondas disponíveis, alguns baseados em uma matriz de borracha apresentam não apenas propriedades superiores de absorção de micro-ondas, mas também excelente desempenho mecânico e de processamento, atraindo assim considerável atenção9,10. A maioria das borrachas é transparente às ondas eletromagnéticas, o que tem uma influência menor nas propriedades de absorção de microondas. Para preparar materiais absorventes à base de borracha de alto desempenho, alguns enchimentos absorventes de ondas são essenciais na matriz de borracha, como materiais dielétricos (grafite, grafeno, nanotubos de carbono e assim por diante) e materiais magnéticos, incluindo CIPs, FeSiAl, ferrite e assim por diante em 11,12,13. Por exemplo, Xun et al.14 prepararam compósitos de pó de ferro carbonílico (CIP)/nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs)/borracha de silicone (VMQ) exibindo excelente desempenho de absorção de microondas com uma perda mínima de reflexão (RLmin) de -37,5 dB e uma largura de banda de absorção efetiva (EAB) de 3,7 GHz. Os compósitos CIP/poliuretano (PU)/grafeno (GR) foram fabricados por Duan et al.15, que demonstraram que os efeitos sinérgicos dos compósitos dielétricos/magnéticos podem melhorar a atenuação das ondas eletromagnéticas. Contudo, quando ocorre pirólise térmica ou reticulação excessiva de algumas borrachas a uma temperatura elevada, a concentração e distribuição dos enchimentos de absorção de microondas na matriz de borracha serão variadas e influenciarão ainda mais as propriedades de absorção de microondas dos materiais. Além disso, a destruição das estruturas moleculares da matriz de borracha reduzirá a proteção das cargas de absorção de micro-ondas, resultando na oxidação das cargas em alta temperatura . Por exemplo, Zhang et al.17 relataram o efeito do tempo de envelhecimento térmico nas propriedades de absorção de microondas de compósitos CIP/VMQ. Após envelhecimento a 200 °C por 12 dias, o RLmin dos compósitos mudou de -33,7 para -18,8 dB, e o EAB diminuiu de 1,76 para 1,02 GHz, indicando que a resistência ao envelhecimento térmico da borracha de silicone como matriz precisa ser melhorada. melhorado ainda mais, embora o uso apenas de CIPs como absorvedores de micro-ondas tenha desvantagens no equilíbrio da complexa permissividade relativa e permeabilidade. Notavelmente, um híbrido de CIPs e GR com densidade relativamente baixa e alta condutividade elétrica é benéfico para melhorar a correspondência de impedância e o desempenho de absorção de microondas dos compósitos .