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气凝胶,文字太空材料,可以为电机和设备提供至关重要的屏蔽保护邻近的电子元件不需要更重的金属覆盖物。
新研究发表在在线杂志先进的科学亚博老虎机网登录建议另一种屏蔽由薄金属板或磁化衬托,往往过于庞大和沉重的设备。研究小组由Zhihui曾庆红和古斯塔夫Nystrom从瑞士联邦实验室材料科学与技术(电子探针),亚博网站下载亚博老虎机网登录
气凝胶的使用,这是史上最轻的固体材料的生产,可以提供关闭,导电外壳需要屏蔽高频电磁场时轻,灵活、耐用。亚博网站下载
气凝胶是一种“神奇材料”
气凝胶在1930年代被发现,空气密度的三倍,这意味着一块气凝胶的大小平均人类将重量不到一磅。然而,同一块将会强大到足以支持中小汽车或每吨大约一半。
气凝胶一般是由二氧化硅结合聚合物与溶剂来创建一个凝胶。然后画出液体凝胶,取而代之的是空气。这个结果在一个高度多孔,低密度,半透明的固体材料,通常被称为“固体烟”由于其外观烟云。
二氧化硅气凝胶的最受欢迎的应用是作为各种平台的绝缘,包括建筑,屋顶,天然气管道,甚至个人的服装。
化学公司卡伯特是世界领先的供应商之一的二氧化硅气凝胶,将它们放置在一个大范围的产品,从描绘个人护理用品的材料可以用作一个防结块剂。
在1999年,阿斯彭系统美国宇航局气凝胶用于提供“星尘”的使命。材料被用来从一颗彗星尘埃样本。
阅读更多:气凝胶是什么?理论、性能及应用
孔隙性能
对于他们的研究,使用的电子探针团队创建了一个气凝胶纳米纤维的纤维素从木材和适合广泛的化学变化。这种纤维素基气凝胶是一个主题的研究由于其适应性,贷款自己建立一个广泛的微观结构。
Nystrom和他的团队在电子探针特别感兴趣这些结构如何与气凝胶的性质。
frequency-blocking通过研究者的结果令人印象深刻。编织他们的纤维素纳米纤维的研究小组发现,银纳米线,他们可以创建超轻和精细结构的密度只有1.7毫克每厘米³能达到40 dB屏蔽8到12 GHz频率范围。这表明,气凝胶被几乎所有的辐射频率范围。
减少氧化石墨烯气凝胶用于光电怎么样?
气凝胶是进一步适应流量的电磁辐射材料允许通过可以调整增加和减少的银纳米线结构,通过毛孔的创建,它的结构。
研究人员还指出,其毛孔至关重要的屏蔽效果。当落在这些毛孔,入射电磁场和转发反弹,这造成了更多的电磁场在材料。这些新字段抵消初始场。
为了增强这种效果,电子探针科学家确保了毛孔完全正确的形状和大小。这意味着倒气凝胶虽然仍处于液体状态到专门创建的模具。随着凝胶缓慢冷却,冰晶增长,创造完美的孔隙结构阻尼效应。
使用的流程的团队“冻结”这些毛孔还允许这些字段的具体方向。因此,阻尼效应可以应用在特定的方向。例如,如果团队允许材料固化模具从底部到顶部,阻尼效应是削弱了在垂直方向和水平方向的最大化。
团队还检测了气凝胶的耐用性,评估这种阻尼效应的强度在严格的弯曲。他们发现结构创造了几乎1000年之后的来回“炫耀”作为他们的初始状态。
材料提供的屏蔽也可以得益于根除的银纳米线和取而代之的nanoplates钛硬质合金由一个独特的腐蚀过程。这些nanoplates类似于砂浆砖连接在一起的纤维素纤维。团队说这碳化钛nano-cellulose气凝胶是迄今为止地球上最轻的电磁屏蔽材料,甚至超越它。
气凝胶:这个世界
除了电子探针,NASA最感兴趣的是气凝胶的发展和改进。一个著名的气凝胶的应用在火星探测器的发展,目前探索这颗红色星球。
的关键难题之一,团队发展面临的探测器在火星的一天让它保持冷静,同时防止冻结在晚上。
条件对太阳系的第四行星有着根本的不同从一天到晚上,温度从摄氏22°左右到-96°摄氏度左右。因此,探测器的工作原理,必须保持在操作温度在摄氏-40°摄氏度到40°之间,必须保护从这些极端。
气凝胶在罗孚的身体允许加热器保持温暖的晚上,而其多孔性质允许热白天“泄漏”从它的方式类似于人体出汗。
用法一样令人印象深刻的是,气凝胶的绝缘特性研究和增强的电子探针在火星上可能有更重要的用途。
气凝胶可以创建环保密封改造穹顶,可以让人类居住和工作在我们最近的行星邻居。火星地球化的一个主要障碍是轰炸,比地球更严厉的紫外线辐射。然而,气凝胶的绝缘性能可以阻挡有害的紫外线辐射,同时仍然允许其他频率。
从屏蔽精致电子探索其他行星,气凝胶材料的未来,和电子探针和NASA的研究人员,除了公司等卡伯特,站在革命的前沿。
引用和进一步阅读
曾Z,王。C, Siqueira。G, et al, [2020] Nanocellulose-MXene仿生气凝胶与Orientation-Tunable电磁干扰屏蔽性能。先进的科学。亚博老虎机网登录(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202000979]
沃兹沃思。R,科伯。L Cockell。C,[2019]使火星的宜居性与二氧化硅气凝胶通过固态温室效应。自然天文学,(https://www.nature.com/yabo214articles/s41550 - 019 - 0813 - 0]
探测器温度控制,火星探测车,美国国家航空航天局(NASA)(https://mars.nasa.gov/mer/mission/rover/temperature/]
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