Das Forschungsteam entwickelt Absorber für elektromagnetische Wellen mit hoher Absorption und großer effektiver Bandbreite

Ein Forschungsteam der Abteilung für funktionelle Verbundwerkstoffe der Verbundwerkstoffforschungsabteilung des Korea Institute of Materials Science (KIMS) hat erfolgreich Absorber für elektromagnetische Wellen auf Basis metallorganischer Gerüste (MOFs) entwickelt, die dielektrische und magnetische Verluste im Gigahertz-Frequenzbereich (GHz) verbessern . Band. Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Fortschrittliche Verbundwerkstoffe und Hybridmaterialien am 5. Februar 2024.

Das Team unter der Leitung von Dr. Hee Jung Lee vermischte MOFs mit thermoplastischem Polyurethan, um einen Hochleistungsverbundstoff mit Breitbandabsorption herzustellen.

Frühere Forschungen konzentrierten sich auf die Entwicklung elektromagnetischer Wellen absorbierender Materialien unter Verwendung hochleitfähiger und dielektrischer Materialien. Allerdings standen sie vor der Herausforderung, bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen eine angemessene komplexe Permittivität und Permeabilität zu erreichen. Dies führte zu einer erhöhten Dicke und einer eingeschränkten Schmalbandabsorptionsleistung.

Das von Dr. Lees Team entwickelte elektromagnetische Wellen absorbierende Material verbessert nicht nur die Absorptionsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Materialien, sondern weist auch einen hohen Reflexionsverlust und große Absorptionsbandbreiten bei geringeren Dicken auf. Diese Forschung stellt eine neue Strategie vor, die einen vielversprechenden Ansatz für die Entwicklung von Absorbern für elektromagnetische Wellen mit hohem Potenzial darstellt.

Das Forschungsteam optimierte die Zusammensetzung des Materials, um die Absorption elektromagnetischer Wellen zu verbessern, und synthetisierte das MOF mithilfe einer Solvothermalmethode.

Nach dem Wärmebehandlungsprozess wurde das MOF mit thermoplastischem Polyurethan gemischt, um das elektromagnetische Wellen absorbierende Material herzustellen. Das Material zeigte eine hohe Absorptionsleistung und erreichte -52,29 Dezibel (dB; 99,999 % Absorption) bei 10 Gigahertz (GHz) und einer Dicke von 1,9 Millimetern (mm). Bemerkenswert ist, dass es bei einer geringeren Dicke von 0,9 mm eine breitbandige Absorptionsleistung von bis zu 7,23 GHz zeigte, was eine deutliche Verbesserung gegenüber von anderen Forschern entwickelten Materialien darstellt.

Die Technologie hinter MOF-basierten elektromagnetischen Wellen absorbierenden Materialien findet Anwendung in der Stealth-Technologie und in verschiedenen Industriebereichen wie Elektrizität, Elektronik, autonomes Fahren und Kommunikation. Insbesondere wird dadurch Elektrosmog vermieden, eine unerwünschte und unkontrollierte Folge elektromagnetischer Störungen. Daher könnte es vielversprechend im Bereich der Datenverarbeitung der nächsten Generation eingesetzt werden, was zur Aktivierung privater Unternehmen sowie der Verteidigungsindustrie und zur Stärkung der Landesverteidigung führen würde.

Der leitende Forscher Dr. Hee Jung Lee betonte das Ziel, MOF-Materialien in verschiedenen Industriesektoren einzusetzen und durch Massenproduktion auf Umwelt- und biologische Bereiche auszudehnen. Sie betonte das Potenzial für die Entwicklung proprietärer Technologien im Inland und deren künftigen Export ins Ausland.

Das Forschungsteam arbeitet derzeit an der Entwicklung einer Technologie zur Absorption elektromagnetischer Wellen für höhere Frequenzen in 5G-kompatiblen Bändern. Darüber hinaus fördern sie aktiv die Kommerzialisierung hochwertiger industrieller Anwendungen wie Absorption, Abschirmung und Wärmeableitung elektromagnetischer Wellen durch den Einsatz maßgeschneiderter MOF-Materialien.