Os compostos de carbono têm muitas propriedades úteis, com novos usos potenciais sendo descobertos o tempo todo. Os pesquisadores desenvolveram uma variedade de folhas finas para explorar suas propriedades eletromagnéticas para blindagem de microondas.

As propriedades incomuns dos carbonos de alta área superficial fornecem uma tremenda oportunidade para os cientistas fazerem compostos com propriedades elétricas e eletromagnéticas úteis. Os compostos de carbono são particularmente úteis como blindagem eletromagnética ultrafina e de baixo peso.

Ao mesmo tempo, as espumas de carbono ultraleves são conhecidas por terem capacidade de blindagem eletromagnética muito alta devido à sua estrutura celular. Eles também são baratos, bons isolantes térmicos e incrivelmente fortes considerando sua leveza.

Os cientistas começaram a investigar as propriedades dos filmes carbonáceos ultrafinos e suas propriedades eletromagnéticas. "Esperamos que eles possam absorver até 50% da potência de microondas incidente, apesar do fato de que sua espessura é apenas uma pequena fração da profundidade da pele, "diz o Dr. Alain Celzard, um pesquisador liderando uma equipe que investiga essas propriedades.

Por meio da iniciativa NAmiceMC, financiada pela UE, eles se propuseram a criar um barato, maneira leve e ecológica de criar blindagem eletromagnética. Inspirado por uma estrutura única encontrada nos olhos das mariposas, a equipe teve como objetivo criar um material que possa absorver comprimentos de onda de microondas.

NAmiceMC comparou as diferenças de eficácia para blindagem eletromagnética em espumas de carbono, filmes ultrafinos de carbono e compostos de carbono. Os pesquisadores testaram esses diferentes materiais contra uma gama de frequências de microondas e os compararam a um modelo teórico de eletromagnetismo dos materiais.

A equipe realizou um estudo comparativo da eficácia da blindagem eletromagnética de diferentes materiais e arranjos. "Demonstramos neste projeto que todos os tipos de estrutura de carbono que investigamos podem ser eficazes para resolver o problema de compatibilidade eletromagnética, "Dr. Celzard afirma.

Compostos úteis

Onde a leveza é necessária, a equipe descobriu que tanto os filmes finos de carbono quanto as espumas ou aerogéis de carbono são preferíveis. Quando boas propriedades mecânicas são necessárias, eles descobriram que a melhor escolha eram os compostos de polímero preenchidos com carbono para eficiência de blindagem de alta interferência eletromagnética.

Os pesquisadores desenvolveram um banco de dados com um amplo acervo de propriedades eletromagnéticas e eficiência de blindagem eletromagnética para cada um dos tipos de materiais investigados no projeto. Eles propuseram um arranjo eficaz das partículas de uma forma que descreve as características mais importantes dos compósitos esfoliados à base de grafite. A equipe conseguiu criar uma metodologia útil e clara para modelar os arranjos sem o uso de software comercial.

"A metodologia desenvolvida proporcionou uma melhor compreensão dos processos físicos em compósitos à base de nanocarbono, "Dr. Celzard observa. A equipe descobriu que os materiais de blindagem mais adequados são aqueles que têm a maior condutividade possível na faixa de baixa frequência, e que têm baixa espessura.

NAmiceMC esperava ter alta absorção que afetaria o tamanho da célula e da janela de espumas de carbono reticulado no arranjo de material. Contudo, a equipe descobriu que a condutividade do esqueleto de carbono era tão alta que essas estruturas eram principalmente reflexivas em faixas de baixa frequência e microondas. Os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que as espumas de carbono reticulado podem ser muito absorventes na faixa de terahertz, muito maior do que o tamanho da janela previsto.

Seguindo em frente

A equipe NAmiceMC está ativamente continuando a pesquisa no campo de aplicações eletromagnéticas de várias estruturas de carbono poroso. Os pesquisadores planejam projetar novas metassuperfícies com base em uma técnica desenvolvida durante o período do projeto, que pode transformar estruturas 3-D de formato arbitrário em materiais magnéticos carbonáceos.

NAmiceMC planeja provar experimentalmente o conceito de um buraco negro eletromagnético, e construir um protótipo de um detector eletromagnético de alta sensibilidade. Eles já enviaram uma proposta MSCA RISE dedicada a essa atividade neste ano.