Графеновое покрытие эффективно экранирует микроволновое излучение

Радиокоммуникации в гигагерцевом диапазоне получили такое распространение, что борьба с помехами от соседних каналов в плотно обжитой полосе частот превратилась в серьезную проблему.

Правила, регламентирующие электромагнитную совместимость, требуют от нового оборудования строгого соответствия нормам микроволнового экранирования для компонентов и систем. Это стимулирует поиск новых материалов, пригодных для использования в экранирующих покрытиях и фильтрах будущих наноэлектронных устройств.

Экранирование электронной техники барьером, который просто отражает микроволновое излучение, не решает проблему электромагнитного загрязнения, а лишь перемещает «мусор» в другое место. Поэтому исследователи стремятся разрабатывать покрытия не отражающие, а поглощающие микроволны.

В качестве перспективного материала для таких сверхтонких покрытий, команда физиков Намюрского университета (Бельгия), Минского государственного университета (Беларусь) и финского университета Йоэнсуу предложила использовать графен.

Они продемонстрировали, что проводимость нескольких слоев графена суммируется арифметически в случае, если их разделяют тонкие полимерные прослойки. Максимальная степень поглощения в коммуникационном диапазоне между 26,5 и 40 ГГц достигается с шестью графеновыми плоскостями, разделенными слоями акрилового стекла (PMMA).

Создание подобного барьера, как описывается в статье для Scientific Reports, начинается с химического осаждения из газовой фазы первого слоя графена на подложку из медной фольги. Сверху на графен методом центрифугирования наносится разделитель PMMA толщиной 600-800 нм, затем медь вытравливается хлоридом железа, а оставшуюся гетероструктуру переносят на кварцевую подложку. Процедура повторяется до тех пор, пока не будет набрано нужное число слоев графена.

Одна плоскость графена может поглощать до 25% падающего микроволнового излучения, а у завершенной многослойной структуры графен/PMMA поглощение доходит до 50%.

Анализируя модель передачи и отражения плоской волны на поверхности раздела между двумя диэлектрическими средами с бесконечно тонким проводящим слоем, исследователи смогли оптимизировать созданные структуры для максимального поглощения, подтвердив результаты моделирования данными тщательного электромагнитного тестирования.

В реальных приложениях графеновой-акриловый композит нуждается в защите от внешнего химического и механического воздействия, которую может обеспечивать внешний кварцевый слой, возможно, в сочетании с более мягким материалом, что также может увеличить степень поглощения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI