Des scientifiques de l'Académie chinoise des sciences de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, du National Physical Laboratory (Royaume-Uni), de l'Université de Manchester (Royaume-Uni) et de l'Université nationale de Singapour ont développé une nouvelle approche, publiée dans International Journal of Extreme Manufacturing , pour fabriquer un métamatériau d'absorption micro-ondes à large bande spécialement conçu avec des caractéristiques électriques et magnétiques bien contrôlées sur un substrat en polyéthylène téréphtalate (PET) à l'aide d'une irradiation laser ultraviolette (UV).
Le processus implique l'utilisation d'un laser UV pour contrôler avec précision les caractéristiques du motif 2D sur un matériau donneur spécialement formulé qui, lors des interactions avec le faisceau laser, forme du graphène intégré à des particules magnétiques, ce qui donne lieu à une bande ultra-large (1,56-18,3 GHz) hautement fonctionnelle et large. métamatériau d'absorption des micro-ondes à angle, qui pourrait potentiellement être appliqué dans la production de masse automatique et roll-to-roll.
Cette recherche présente une méthode de synthèse laser en une étape qui permet la conversion spontanée de l'encre PBI en graphène nanostructuré 3D et la réduction d'un précurseur d'ion liquide en Fe3 O4 nanoparticules magnétiques. De plus, certaines de ces caractéristiques structurelles uniques résultantes présentaient des performances d'absorption supérieures à celles de la plupart des MMA rapportés précédemment, et le processus, réalisé dans une atmosphère ambiante, ne nécessite qu'un revêtement donneur et une irradiation laser sans nécessiter de post-traitement.
"Le contrôle précis de la résistance en feuille du graphène induit par laser (LIG) avec seulement 5 % d'écart a été obtenu par une photoréaction laser et des réactions thermiques appropriées, plutôt que par une longueur de cristal fixe de LIG avec une résistance en feuille incontrôlable. Fe3 magnétique O4 Les nanoparticules ont été formées à l'aide d'une réaction photothermique induite par un laser contrôlée avec précision, plutôt que d'un nano-mélange oxydé », a déclaré le Dr Yihe Huang, premier auteur de cet article et chercheur associé à l'Institut de technologie industrielle de Ningbo (NIMTE), chinois. Académie des Sciences.
"Le processus de fabrication contrôlé par laser a abouti à un stratifié à surface plane, avec une répartition uniforme des matériaux magnétiques et électriques. En conséquence, les résultats mesurés de l'absorbeur de micro-ondes correspondaient étroitement à la conception originale."
"Grâce à l'utilisation d'une structure sandwich, nous avons conçu des absorbeurs multicouches avancés qui correspondent à l'impédance de l'air sur la plage de fréquences de fonctionnement la plus large possible, tout en conservant une faible épaisseur relative. La première couche, présentant un motif circulaire aux contours doux, contribue à une extension dans la fréquence de fonctionnement. L'intégration de motifs circulaires et carrés dans la structure multicouche atteint des propriétés métamatérielles de permittivité négative, atteignant une absorption parfaite remarquable (absorptivité de 99 %) plus d'une fois dans la plage de fréquences de fonctionnement », a déclaré M. Yize Li, Ph. D. Candidat à l'Université de Manchester.
Les stratifiés conducteurs fabriqués par technique laser présentent une répartition de la résistance des feuilles remarquablement uniforme. La variation de résistance de la feuille est presque inférieure d’un ordre de grandeur à celle de la sérigraphie ou de la pulvérisation. Cet avantage a permis aux performances finales de l'absorbeur de micro-ondes fabriqué au laser de correspondre à sa conception originale.
Le Dr Kewen Pan, chercheur associé au NIMTE, a déclaré :« Après un réglage approprié, l'absorbeur de micro-ondes a atteint un coefficient d'absorption moyen compris entre 97,2 % et 97,7 % sur une large bande passante et une large plage d'angles d'incidence. Sur la base de ma recherche documentaire, ceci L'absorbeur de micro-ondes possède le meilleur rapport bande passante/épaisseur jamais rapporté."
Le professeur Lin Li, directeur de Laser Extreme Manufacturing au NIMTE et membre de la Royal Academy of Engineering, a commenté :« Cette recherche a réalisé une avancée majeure dans la production directe d'absorbeurs de micro-ondes conformes sur des structures complexes, ce qui a été rendu possible par la formation simultanée et réglage des propriétés électriques et magnétiques des matériaux à motifs laser sur des substrats flexibles et incurvés.
"Avec la bande passante relative la plus élevée et les matériaux d'épaisseur la plus faible à ce jour, cette méthode ouvre une nouvelle voie pour la fabrication à grande échelle de métamatériaux pour les applications d'absorption des micro-ondes dans l'aviation, la suppression des interférences électromagnétiques (EMI) et la technologie 5G."
Plus d'informations : Yihe Huang et al, Un métamatériau magnétique synthétisé directement par laser pour l'absorption passive des micro-ondes à large bande basse fréquence, International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI :10.1088/2631-7990/acdb0c
Fourni par l'International Journal of Extreme Manufacturing
