Les composites de carbone ont de nombreuses propriétés utiles, avec de nouvelles utilisations potentielles découvertes tout le temps. Les chercheurs ont développé une variété de feuilles minces pour exploiter ses propriétés électromagnétiques pour le blindage des micro-ondes.

Les propriétés inhabituelles des carbones à grande surface offrent une formidable opportunité aux scientifiques de fabriquer des composites dotés de propriétés électriques et électromagnétiques utiles. Les composites de carbone sont particulièrement utiles en tant que blindage électromagnétique léger et ultra-mince.

À la fois, les mousses de carbone ultralégères sont connues pour avoir une capacité de blindage électromagnétique très élevée en raison de leur structure cellulaire. Ils se trouvent aussi être bon marché, bons isolants thermiques et incroyablement résistants compte tenu de leur légèreté.

Les scientifiques ont commencé à étudier les propriétés des films carbonés ultra-minces et leurs propriétés électromagnétiques. "Nous nous attendons à ce qu'ils puissent absorber jusqu'à 50 % de la puissance micro-onde incidente malgré le fait que leur épaisseur ne représente qu'une petite fraction de la profondeur de la peau, " dit le Dr Alain Celzard, un chercheur à la tête d'une équipe étudiant ces propriétés.

Grâce à l'initiative NAmiceMC, financée par l'UE, ils ont entrepris de créer un bon marché, manière légère et écologique de créer un blindage électromagnétique. Inspiré par une structure unique trouvée dans les yeux des mites, l'équipe visait à créer un matériau capable d'absorber les longueurs d'onde des micro-ondes.

NAmiceMC a comparé les différences d'efficacité pour le blindage électromagnétique dans les mousses de carbone, films ultra-minces de carbone et composites de carbone. Les chercheurs ont testé ces différents matériaux contre une gamme de fréquences micro-ondes et les ont comparés à un modèle théorique de l'électromagnétisme des matériaux.

L'équipe a mené une étude comparative de l'efficacité du blindage électromagnétique de différents matériaux et agencements. "Nous avons démontré dans ce projet que tous les types de structure de carbone que nous avons étudiés pouvaient être efficaces pour résoudre le problème de compatibilité électromagnétique, " déclare le Dr Celzard.

Composés utiles

Où la légèreté est requise, l'équipe a découvert que les films de carbone minces et les mousses de carbone ou les aérogels sont préférables. Lorsque de bonnes propriétés mécaniques sont nécessaires, ils ont découvert que le meilleur choix était les composites polymères remplis de carbone pour une efficacité de blindage élevée contre les interférences électromagnétiques.

Les chercheurs ont développé une base de données avec une large collection de propriétés électromagnétiques et d'efficacité de blindage électromagnétique pour chacun des types de matériaux étudiés dans le projet. Ils ont proposé un arrangement efficace des particules d'une manière qui décrit les caractéristiques les plus importantes des composites à base de graphite exfolié. L'équipe a réussi à créer une méthodologie utile et claire pour modéliser les arrangements sans utiliser de logiciel commercial.

« La méthodologie développée a permis de mieux comprendre les processus physiques dans les composites à base de nanocarbone, " note le Dr Celzard. L'équipe a découvert que les matériaux de blindage les plus appropriés sont ceux ayant la conductivité la plus élevée possible dans la gamme des basses fréquences, et qui ont une faible épaisseur.

NAmiceMC s'attendait à avoir une absorption élevée qui affecterait la taille des cellules et des fenêtres des mousses de carbone réticulées dans l'agencement du matériau. Cependant, l'équipe a découvert que la conductivité du squelette de carbone était si élevée que ces structures étaient principalement réfléchissantes dans les gammes de basses fréquences et de micro-ondes. Les chercheurs ont été surpris de constater que les mousses de carbone réticulées pouvaient être très absorbantes dans la gamme térahertz, beaucoup plus élevé que la taille de fenêtre prévue.

Avancer

L'équipe NAmiceMC poursuit activement ses recherches dans le domaine des applications électromagnétiques de diverses structures poreuses en carbone. Les chercheurs prévoient de concevoir de nouvelles métasurfaces basées sur une technique développée au cours de la période du projet, qui peut transformer des structures 3-D de forme arbitraire en matériaux magnétiques carbonés.

NAmiceMC prévoit de prouver expérimentalement le concept d'un trou noir électromagnétique, et de construire un prototype de détecteur électromagnétique hautement sensible. Ils ont déjà soumis une proposition MSCA RISE consacrée à cette activité cette année.