Електромагнитните лъчения станаха повсеместни с неотдавнашния напредък в ръчните преносими електронни джаджи и силно интегрирани микровълнови вериги.
Смущенията, създадени от тези нежелани електромагнитни излъчвания, могат да причинят неприемливо влошаване на работата на системата или оборудването, изтичане на информация и дори пълна повреда на системата. Вредно въздействие на електромагнитното излъчване, свързано с нововъзникващи технологии като интернет на нещата (IoT), 5G и др., върху живите организми.
Учените са доказали, че излагането на електромагнитно излъчване причинява безсъние, нервност, отпадналост и кожни проблеми при хората. Въздействието на високочестотното лъчение върху биологични единици, биологични процеси и растения също е в процес на изследване.
Освен това, екранирането във високочестотния диапазон стана критично напоследък, поради използването на GHz честотни ленти в най-съвременните технологии. Например, 5G технологията използва малко носещи честоти в K, и Ka-честотни ленти, които не са били използвани иначе в по-ранните поколения безжични телекомуникационни технологии.
Освен това бъдещите изисквания мотивират учените да работят върху най-новите концепции в технологията за екраниране на EMI, като например разработването на гъвкави тънки екрани за използване в умни тъкани. По подобен начин технологиите от следващо поколение изискват екраниращи материали с усъвършенствани характеристики на настройваемост и честотна селективност.
Фигура 1. EMI екраниране в електронни устройства
При такъв сценарий изследователите по света полагат значителни усилия за разработване на високоефективни екраниращи материали с усъвършенствани характеристики и екраниращи възможности в честотния диапазон на GHz, за да смекчат електромагнитното замърсяване.
Някои електрически индустрии дори са създали (EMC) стандарти за електромагнитна съвместимост за своите продукти, което показва, че устройството, работещо съгласно разпоредбите за EMC, не засяга себе си или друго устройство поради електромагнитно излъчване.
Процесът на екраниране включва създаване на заграждение от специално проектирани материали около електронните уреди, за да ги предпази от нежелано излъчване.
Тези заграждения намаляват входящата радиация чрез отражение, абсорбция и множество отражения. Затихването на електромагнитните излъчвания от екрана се определя силно от неговите присъщи и външни свойства, като вътрешен импеданс, дебелина на екрана, диелектрична проницаемост, електрическа проводимост и др.
Тези присъщи и външни свойства могат да бъдат оптимизирани чрез избор на подходящи екраниращи материали със специфична дебелина, допиране с други материали и проектиране на тяхната архитектура по интелигентен начин.
Различни материали като метали, полимери, полимерни въглеродни композити, керамични полимерни композити, пяна и др., са били използвани за разработване на множество (EMI) екрани за електромагнитни смущения, за да отговарят на изискванията на различни приложения.
Традиционно металите се използват като екраниращи материали за намаляване на електромагнитното замърсяване. Металите имат висока екранираща способност и добра механична якост; обаче тяхното използване в нововъзникващите технологии е ограничено от тяхната висока плътност, слаба механична гъвкавост, корозивност и скъпи разходи за обработка.
Фигура 2. Видове ЕМИ екраниране материали
За да се преодолеят тези ограничения, модерни екраниращи материали, базирани на разработени са въглеродни, полимерни и керамични композити. Електрическата проводимост е важен фактор, управляващ екраниращите свойства на тези материали. От материалите се изисква да притежават висока електрическа проводимост, така че да проявяват по-висока абсорбция и следователно да осигуряват големи стойности на екранираща ефективност.
Използването на съдържание на въглерод като въглеродни нанотръби (CNT), въглеродни нановлакна, графен и др. като пълнител в полимерната матрица, значително подобрява нейните екраниращи свойства, поради по-високата си електропроводимост.
Популярно използваните полимери за направата на полимерен въглероден композит включват полианилин (PANI), полидиметилсилоксан (PDMS), етилен акрил, силоксан и др., и проводящият пълнител, използван за тяхното производство, включва редуциран графенов оксид (RGO), въглеродни нанотръби, въглеродни наночастици и др.
Полимерните материали с проводящ пълнител, включен в тях, също понякога са известни като вътрешнопроводими полимери (ICP) и проводящи полимерни композити (CPC).
Друга категория екраниращи материали е материали на основата на пяна. Предимството на използването на материали на основата на пяна е тяхната висока гъвкавост и лека структура; те обаче имат малка механична якост.
Кухи въглеродни микробалони (HCM), кухи сфери от поли пирол (HPS), покрити с мед ценосфери (Cu@CS) и т.н. са няколко примера за синтетични пени които се използват за производство на гъвкави и леки екраниращи материали. Изследванията показват, че включването на въглеродни материали като въглеродни нанофибри, въглеродни нанотръби и др. в пяната значително подобрява техните екраниращи способности.
Наскоро някои феритни полимерни композити също са разработени от различни изследователи и е доказано, че работят добре като екраниращи заграждения. Материали като хексаферит и шпинел ферити също така е установено, че са ефективни при екраниране на електромагнитни лъчения поради по-високите им способности за поглъщане.
През последните няколко години сандвич структурите също станаха популярни в екраниращите технологии. Тези сандвич структурите показват честотно-селективно екраниране което е необходимо за приложения от следващо поколение.
В сандвич структурата електромагнитното излъчване с определена честота претърпява множество отражения, въз основа на размерите на структурите, и следователно води до значително поглъщане на тази честота. Поради интензивното поглъщане на определена честота, тези щитове показват честотно селективно екраниране.
За подобряване на усвояването, въглеродни материали като графен се използват като централен слой на сандвич структурата; като има предвид, че външните слоеве обикновено са съставени от отразяващи повърхности, за да позволят множество отражения в структурата.
Най-новите изследвания показват, че някои от керамични материали също така показват честотно селективни и регулируеми екраниращи свойства, дори без да изискват сандвич структура и скъп материал като графен.
С навлизането на интернет на нещата от хората също се изисква да носят множество електронни джаджи със себе си, които са редовен източник на електромагнитно излъчване.
За осигуряване на защита срещу тези лъчения е необходимо също да бъдат проектирани леки и тънки тъкани с възможности за екраниране на EMI. В електрониката и текстилната индустрия се провеждат много изследвания за производството на такива тъкани.
Процесът на производство на тези тъкани включва покриване на нишката на обикновените тъкани като полиетилен терефталат (PET) с разтвор от екраниращ материал. След нанасяне на покритие тези нишки се използват за направата на дрехи с екраниращи способности. Например влакната от полиетилен терефталат (PET), покрити с проводими материали като меден разтвор, показват добри екраниращи способности.
В заключение, електромагнитните смущения (EMI) са истински проблем, който не само влияе върху нормалната работа на електронното оборудване, но също така е вреден за биологичните единици.
За отслабване на звездните електромагнитни излъчвания са необходими екрани за електромагнитни смущения (EMI), изработени от подходящи материали като метали, полимерни въглеродни композити, ферити, пяна и др. Изборът на екраниращ материал се основава на изискванията за приложение.
Например, приложения, изискващи висока механична якост и доминиращо отражение екраниране, могат да използват метали като екрани, докато приложения, изискващи гъвкава структура, могат да използват материали на основата на пяна.
Също така, за бъдещите технологии са необходими екраниращи материали с усъвършенствани характеристики на честотна селективност, възможност за настройка и екраниращи способности във високочестотните ленти. Производството на леки и тънки тъкани с добри екраниращи способности също е желателно за бъдещи технологии като носима и гъвкава електроника.
Поискайте обратно обаждане!
Благодарим ви за проявения интерес към TT Consultants. Моля, попълнете формата и ние ще се свържем с вас скоро
ОТКЛЮЧЕТЕ СИЛАТА
Твой Идеи
Повишете познанията си за патенти
Очаквайте ексклузивни прозрения в нашия бюлетин
Поискайте обратно обаждане!
Благодарим ви за проявения интерес към TT Consultants. Моля, попълнете формата и ние ще се свържем с вас скоро
