Baru-baru ini, Sun Rong dan peneliti terkait lainnya dari Institut Teknologi Maju Shenzhen, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, mengusulkan strategi perlakuan panas satu langkah sederhana untuk menyiapkan material busa melamin berkarbonisasi berlapis perak/oksida grafena tereduksi (CMF/rGO/Ag) yang ringan. Material busa melamin komposit berkarbonisasi tersebut memberikan sifat mekanik yang sangat baik dan efek perisai EMI (EMI SE) yang sangat baik.
Meningkatnya komunikasi 5G dan telepon pintar telah memperburuk masalah gangguan elektromagnetik.
Gangguan elektromagnetik yang parah dapat mengakibatkan hilangnya data, kegagalan sistem, dan bahkan membahayakan kesehatan manusia.
Pengembangan bahan pelindung interferensi elektromagnetik berkinerja tinggi dengan kepadatan sangat rendah dan fleksibilitas mekanis yang baik merupakan cara yang efektif untuk menekan polusi atau radiasi gelombang elektromagnetik yang berbahaya.
Untuk bahan logam tradisional, peningkatan konduktivitas selalu menjadi strategi utama untuk mencapai bahan pelindung berkinerja tinggi.
Selain itu, nanomaterial baru seperti graphene, karbon nanotube, dan MXene juga dilaporkan memiliki kinerja pelindung EMI yang tinggi.
Karena proses produksi nanomaterial sangat fleksibel, material ini diproses menjadi bentuk busa atau film untuk perlindungan EMI. Dibandingkan dengan bentuk busa nanomaterial, film padat menunjukkan konduktivitas yang lebih tinggi.
Konduktivitas tinggi dapat secara langsung menghasilkan EMI SE tinggi dengan memantulkan gelombang elektromagnetik yang datang dengan kuat.
Misalnya, koefisien pantulan gelombang elektromagnetik dari logam yang sangat konduktif biasanya melebihi 90%, yang berarti bahwa 90% gelombang elektromagnetik yang datang akan dipantulkan ke ruang bebas.
Gelombang elektromagnetik yang dipantulkan juga dapat menyebabkan polusi radiasi elektromagnetik sekunder yang serius. Masih menjadi tantangan untuk mendapatkan bahan pelindung EMI berkinerja tinggi dengan koefisien pantulan gelombang elektromagnetik yang rendah.
Bahan pelindung jenis busa tersusun dari struktur berpori. Karena bobotnya yang ringan, kompresibilitas mekanis yang baik, dan kinerja pelindung EMI yang dapat disesuaikan, bahan ini memiliki potensi besar dalam menggantikan bahan pelindung logam kaku tradisional.
Secara khusus, struktur berpori memungkinkan bahan pelindung jenis busa memiliki banyak pantulan yang jelas pada gelombang elektromagnetik yang datang, sehingga busa dapat menyerap dan meredam gelombang elektromagnetik. Telah dilaporkan bahwa struktur berpori akan meningkatkan penyerapan gelombang elektromagnetik oleh MXene.
Dibandingkan dengan material padat, struktur berpori memiliki kemampuan pencocokan impedansi gelombang elektromagnetik yang lebih baik, dan dapat membuat gelombang elektromagnetik insiden memasuki struktur internal busa pelindung. Oleh karena itu, material pelindung EMI dengan koefisien refleksi rendah dan koefisien penyerapan tinggi harus memiliki pencocokan impedansi yang baik (refleksi rendah) dan refleksi ganda yang tinggi. Misalnya, struktur berlapis, struktur multi-lapis, dan struktur isotropik telah disiapkan, dengan EMI SE dan koefisien penyerapan yang tinggi. Secara umum, struktur kompleks dan multi-komponen sering kali melibatkan pemrosesan multi-langkah, dan fleksibilitas mekanisnya buruk.
Busa polimida berlapis perak disiapkan dengan metode penyemprotan fisik, dan kepadatannya adalah 23 kg/m3. Busa melamin berlapis perak disiapkan dengan pengendapan kimia. Busa melamin berlapis perak yang disiapkan memiliki EMI SE tinggi sebesar 90 dB dan kandungan perak sebesar 63.5 wt%. Selain itu, metode pelapisan nir-listrik pelindung interferensi elektromagnetik berbasis polimer nanopartikel emas dan busa hibrida polimetakrilimida berlapis tembaga/nikel juga diusulkan.
Namun, karena ketidaksesuaian antarmuka yang melekat antara logam kaku dan rangka fleksibel, bahan pelindung busa logam yang dibuat dengan pelapisan listrik, pelapisan tanpa listrik, dan penyemprotan fisik memiliki sifat mekanis yang buruk. Meningkatkan hubungan antara partikel logam dan rangka busa fleksibel serta mewujudkan bahan pelindung busa logam dengan sifat mekanis yang sangat baik masih penuh dengan tantangan.
Dalam penelitian ini, penulis mengusulkan strategi perlakuan panas satu langkah sederhana untuk menyiapkan bahan busa komposit melamin karbonisasi berlapis perak/oksida grafena tereduksi (CMF/rGO/Ag) ringan, yang memiliki sifat mekanis yang sangat baik dan efek pelindung EMI (EMI SE) yang sangat baik. Karena antarmuka yang ditingkatkan antara rangka komposit dan perak, busa CMF/rGO/Ag menunjukkan stabilitas struktural yang sangat baik setelah 1000 siklus uji kompresi bongkar muat. Selain itu, EMI SE busa mencapai 50.6 dB pada kepadatan hanya 16 mg cm2 g-1 dan kandungan Ag yang sangat rendah sebesar 0.09 vol%.
Menariknya, kerja sama kerangka berpori dan beberapa antarmuka menghasilkan koefisien penyerapan yang luar biasa tinggi (lebih dari 0.5) dari busa CMF/rGO/Ag. Mekanisme pelindung koefisien penyerapan tinggi dari busa CMF/rGO/Ag dipelajari lebih lanjut dengan analisis elemen hingga (FEA). Kinerja pelindung EMI medan dekat yang sangat baik dari busa CMF/rGO/Ag menunjukkan bahwa busa CMF/rGO/Ag yang kuat dan berdensitas rendah memiliki keunggulan besar dan prospek aplikasi yang luas sebagai bahan pelindung EMI untuk kemasan elektronik.