پژوهشگر دانشگاه رازی موفق به تولید متاکامپوزیت‌های زیستی با خاصیت نفوذناپذیری الکترومغناطیسی و کاربرد در الکترونیک انعطاف‌پذیر شد.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگر این دانشگاه با انجام پژوهشی نوآورانه موفق به طراحی و ساخت متاکامپوزیت‌های زیست‌پایه با ویژگی‌های الکترومغناطیسی قابل تنظیم شد که می‌توانند در محافظت در برابر تداخل امواج الکترومغناطیسی (EMI) و همچنین در توسعه دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر مورد استفاده قرار گیرند.
این پژوهش با عنوان: «عملکرد الکترومغناطیسی و عملکردی متاکامپوزیت‌های Bambuseae/MWCNT/MnFe₂O₄/PVA با گذردهی منفی قابل تنظیم برای محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی و الکترونیک انعطاف‌پذیر»
(Electromagnetic and functional performance of Bambuseae/MWCNT/MnFe₂O₄/PVA metacomposites with tunable negative permittivity for EMI shielding and flexible electronics)
توسط دکتر رضا قلی‌پور، عضو هیئت علمی گروه فیزیک دانشکده علوم دانشگاه رازی، با همکاری محمدمعین عباسی و محفوظ معازی انجام شده و در مجله بین‌المللی Scientific Reports از مجموعه انتشارات Nature منتشر شده است.
در این پژوهش، متاکامپوزیت‌هایی بر پایه پلی‌وینیل‌الکل (PVA) با ترکیبی از نانولوله‌های کربنی چنددیواره (MWCNTs)، اکسید فریت منگنز-آهن (MnFe₂O₄) و الیاف طبیعی بامبو (Bambuseae) به روش سل-ژل (Sol–Gel) سنتز شدند. هدف اصلی، دستیابی به موادی با گذردهی الکتریکی منفی (negative permittivity) و قابلیت جذب و بازتاب مؤثر امواج الکترومغناطیسی در محدوده فرکانسی گسترده بود.
نتایج نشان داد که با تنظیم مقدار نانولوله‌های کربنی در ساختار، می‌توان خواص الکترومغناطیسی ماده را کنترل کرد. در مقادیر خاصی از MWCNT (۰٫۰۶۴ و ۰٫۲۵۶ گرم)، رفتار گذردهی منفی به‌وضوح مشاهده شد که ناشی از پدیده نوسانات پلاسمایی و مدل لورنتز در ساختار کامپوزیت است. این ویژگی باعث ایجاد عدم تطابق امپدانسی بالا و بازتاب مؤثر امواج الکترومغناطیسی از سطح ماده شد.
متاکامپوزیت‌های طراحی‌شده توانستند در ضخامت تنها ۱ میلی‌متر، اثر حفاظتی (shielding effectiveness) معادل ۴۳/۲۸ دسی‌بل ایجاد کنند که نشان‌دهنده عملکرد قابل‌توجه در جذب و بازتاب امواج مزاحم است. همچنین وجود شبکه‌های رسانا و نواحی قطبیده در اثر حضور نانولوله‌های کربنی موجب افزایش اتلاف موج و جذب بیشتر انرژی تابشی شد.
علاوه بر خاصیت محافظتی، این متاکامپوزیت‌ها کارایی بالایی در تبدیل نوری-الکتریکی و پایداری مکانیکی از خود نشان دادند، به‌گونه‌ای که قابلیت استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر مانند مقاومت‌های وابسته به نور (Light-dependent resistors) را دارا هستند و می‌توانند در شرایط محیطی دشوار نیز عملکرد پایداری داشته باشند.
به گفته دکتر قلی‌پور، این پژوهش گامی در جهت توسعه مواد پیشرفته‌ای است که با ترکیب منابع زیست‌پایه و فناوری نانو، هم‌زمان پایداری زیست‌محیطی و عملکرد الکترومغناطیسی بالا را فراهم می‌کنند. چنین موادی می‌توانند در صنایع الکترونیک نوین، تجهیزات مخابراتی و سامانه‌های حفاظتی در برابر تداخل امواج به کار گرفته شوند.
مواد معرفی‌شده در این پژوهش به‌دلیل پایه زیستی، غیرسمی بودن، قیمت پایین و پایداری بالا، گزینه‌ای مناسب برای توسعه فناوری‌های سبز در حوزه الکترونیک انعطاف‌پذیر و محافظت الکترومغناطیسی به شمار می‌روند.