Het proces omvat het gebruik van een UV-laser om de kenmerken van een 2D-patroon nauwkeurig te controleren op een speciaal geformuleerd donormateriaal dat bij interactie met de laserstraal in magnetische deeltjes ingebed grafeen vormt, wat resulteert in een zeer functionele ultrabreedband (1,56-18,3GHz) en breedband. hoekmicrogolfabsorptie-metamateriaal, dat mogelijk zou kunnen worden toegepast in automatische en rol-tot-rol-massaproductie.

Dit onderzoek presenteert een eenstaps lasersynthesemethode die spontane conversie van PBI-inkt naar 3D nanogestructureerd grafeen en de reductie van een vloeibare ionvoorloper tot Fe₃ mogelijk maakt. O₄ magnetische nanodeeltjes. Bovendien vertoonden sommige van deze resulterende unieke structurele kenmerken superieure absorptieprestaties vergeleken met de meeste eerder gerapporteerde MMA's, en het proces, uitgevoerd in de omgevingsatmosfeer, vereist alleen donorcoating en laserbestraling zonder de noodzaak van nabehandeling.

"De nauwkeurige controle van de plaatweerstand van lasergeïnduceerd grafeen (LIG) met slechts 5% afwijking werd bereikt door geschikte laserfotoreactie en thermische reacties, in plaats van een vaste kristallengte van LIG met oncontroleerbare plaatweerstand. Magnetische Fe₃ O₄ nanodeeltjes werden gevormd met behulp van een nauwkeurig gecontroleerde, door laser geïnduceerde fotothermische reactie, in plaats van een geoxideerd nanomengsel”, zegt Dr. Yihe Huang, de eerste auteur van dit artikel en Associate Researcher van het Ningbo Institute of Industrial Technology (NIMTE), Chinees Academie van Wetenschappen.

"Het lasergestuurde fabricageproces resulteerde in een laminaat met een vlak oppervlak, met een gelijkmatige verdeling van magnetische en elektrische materialen. Als resultaat kwamen de meetresultaten van de microgolfabsorber nauw overeen met het oorspronkelijke ontwerp."

"Door het gebruik van een sandwichstructuur hebben we geavanceerde meerlaagse absorbers vervaardigd die de luchtimpedantie over het breedst mogelijke frequentiebereik evenaren, terwijl ze een kleine relatieve dikte behouden. De eerste laag, met een zacht gevormd cirkelpatroon, draagt ​​bij aan een uitbreiding van de werkfrequentie De integratie van cirkelvormige en vierkante patronen in de meerlaagse structuur bereikt metamateriaaleigenschappen met negatieve permittiviteit, waardoor een opmerkelijke perfecte absorptie (absorptievermogen van 99%) meer dan eens binnen het werkfrequentiebereik wordt bereikt, "zei de heer Yize Li, Ph. D. Kandidaat aan de Universiteit van Manchester.

De geleidende laminaten die met behulp van lasertechniek zijn vervaardigd, vertonen een opmerkelijk uniforme verdeling van de plaatweerstand. De variatie in velweerstand is bijna een orde van grootte kleiner dan die bij zeef- of spuitdruk. Dit voordeel zorgde ervoor dat de uiteindelijke prestaties van de lasergefabriceerde microgolfabsorber overeenkwamen met het oorspronkelijke ontwerp.

Dr. Kewen Pan, Associate Researcher bij NIMTE, zei:"Na een geschikte afstemming bereikte de microgolfabsorber een gemiddelde absorptiecoëfficiënt in het bereik van 97,2% tot 97,7% over een grote bandbreedte en een bereik van invalshoeken. Gebaseerd op mijn literatuuronderzoek is dit microgolfabsorber heeft de beste verhouding tussen bandbreedte en dikte ooit gerapporteerd."

Professor Lin Li, directeur Laser Extreme Manufacturing bij NIMTE en fellow van de Royal Academy of Engineering, merkte op:"Dit onderzoek heeft een grote doorbraak bereikt in de directe productie van conforme microgolfabsorbers op complexe structuren, die mogelijk werd gemaakt door de gelijktijdige vorming en afstemming van elektrische en magnetische eigenschappen van materialen met laserpatronen op flexibele en gebogen substraten.

"Met de hoogste relatieve bandbreedte en materialen met de laagste dikte tot nu toe introduceert deze methode een nieuwe weg voor de grootschalige productie van metamaterialen voor microgolfabsorptietoepassingen in de luchtvaart, onderdrukking van elektromagnetische interferentie (EMI) en 5G-technologie."

Meer informatie: Yihe Huang et al, Een direct lasergesynthetiseerd magnetisch metamateriaal voor laagfrequente breedband passieve microgolfabsorptie, International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI:10.1088/2631-7990/acdb0c

Aangeboden door International Journal of Extreme Manufacturing