世界上最轻的电磁屏蔽材料

有时需要屏蔽电磁场，以免影响相邻的电子元件或信号传输。高频电磁场只能被周围的导电外壳屏蔽。薄金属板或金属化箔通常用于此目的。然而，对于许多应用来说，这种屏蔽太重或者对给定的几何形状适应性差。理想的解决方案是具有高屏蔽效率的轻质、柔韧和耐用的材料。

抗电磁辐射气凝胶

曾志辉和古斯塔夫内斯特罗姆领导的研究小组在这一领域取得了突破。研究人员正在使用纤维素纳米纤维作为气凝胶的基础，气凝胶是一种轻质、高度多孔的材料。纤维素纤维是从木材中获得的。因为它的化学结构，它可以被化学修饰。因此，它们是非常受欢迎的研究对象。这些纤维素纳米纤维的加工和改性的关键因素是以特定方式产生特定微结构并解释所获得效果的能力。这些结构和属性之间的关系是Empa team Nystr的研究领域。

研究人员已经成功生产出纤维素纳米纤维和银纳米线的复合材料，从而创造出一种超轻的精细结构，可以提供优异的电磁辐射屏蔽。这种材料的效果令人印象深刻：密度仅为1.7毫克/立方厘米的银增强纤维素气凝胶可以在高分辨率雷达辐射的频率范围内(8至12 GHz)实现40分贝以上的屏蔽。其他方面：其实这个频率范围内的所有辐射都被这种材料拦截了。

冰晶控制形状

不仅纤维素和银线的正确成分对屏蔽效果起决定性作用，而且材料的孔隙结构也起决定性作用。在孔中，电磁场来回反射，并额外触发复合材料中的电磁场，从而抵消入射场。为了制造尺寸和形状最佳的洞，研究人员将这些材料倒入预冷的模具中，慢慢冷冻。冰晶的生长为阻尼场创造了最好的孔隙结构。

使用这种制作方法，甚至可以在不同的空间方向上指定阻尼效果：如果材料在模具中自下而上冻结，电磁阻尼效果在垂直方向上会减弱。在水平方向(即垂直于冻结方向)，阻尼效果最佳。这样铸造的屏蔽结构具有很高的柔韧性：即使来回弯曲1000次，其阻尼效果实际上与原材料相同。通过向复合材料中添加或多或少的银纳米线，以及通过浇铸气凝胶的孔隙率和浇铸层的厚度，甚至可以容易地调节所需的吸收率。

世界上最轻的电磁屏蔽

在另一个实验中，研究人员从复合材料中取出银纳米线，并将其纤维素纳米纤维与二维碳化钛纳米片相连，这些纳米片是通过特殊的蚀刻工艺制成的。纳米板就像坚硬的砖块，与纤维素纤维制成的柔性砂浆结合在一起。制剂也以冷却的形式冷冻。就材料的重量而言，没有其他材料能达到这种屏蔽效果。这将碳化钛纳米纤维素气凝胶列为迄今为止世界上最轻的电磁屏蔽材料。