มีการศึกษาใน รายงานทางวิทยาศาสตร์ ตรวจสอบการสังเคราะห์และลักษณะเฉพาะของนาโนคอมโพสิตที่ประกอบด้วย FeNi₃-รัก₂โอ₄-SiO₂ อนุภาคนาโนรวมกับท่อนาโนคาร์บอนหลายผนัง (MWCNT) การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การประเมินคุณสมบัติการป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ของคอมโพสิต โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาวัสดุน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานเทคโนโลยีไมโครเวฟ
Image Credi: Andrey VP/Shutterstock.com
พื้นหลัง
ความชุกของ EMI ที่เพิ่มขึ้นในระบบอิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดความต้องการวัสดุที่ผสมผสานประสิทธิภาพ น้ำหนักเบา และฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายเข้าด้วยกัน แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในบางบริบท แต่วัสดุป้องกันแบบดั้งเดิมมักจะขาดความยืดหยุ่นและความอเนกประสงค์ การพัฒนาล่าสุดในนาโนเทคโนโลยีทำให้สามารถผสมผสานวัสดุแม่เหล็ก-เซรามิก เช่น FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ กับส่วนประกอบที่เป็นคาร์บอนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เช่น MWCNT
FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ ก่อให้เกิดคุณสมบัติการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งเนื่องจากคุณลักษณะทางแม่เหล็ก ในขณะที่ MWCNT ปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความเสถียรของโครงสร้าง การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติรวมของวัสดุเหล่านี้เพื่อสร้างคอมโพสิตพร้อมประสิทธิภาพการป้องกัน EMI ที่ได้รับการปรับปรุง
วิธี
อนุภาคนาโน FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ ถูกสังเคราะห์โดยใช้กระบวนการตกตะกอนร่วม นิกเกิลซัลเฟตและไอรอนซัลเฟตถูกละลาย ผสมภายใต้การกวนแม่เหล็ก และไหลย้อนเพื่อความสม่ำเสมอ เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อปรับ pH เป็น 10 ซึ่งเอื้อต่อการตกตะกอน ไฮดราซีนไฮเดรตทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ และใช้เตตราเอทิลออร์โธซิลิเกต (TEOS) เพื่อส่งเสริมการสร้างซิลิกา ตะกอนถูกล้างและทำให้แห้งที่ 50 °C
อนุภาคนาโนสังเคราะห์ถูกรวมเข้ากับ MWCNT เพื่อสร้างนาโนคอมโพสิต วิเคราะห์คุณสมบัติโครงสร้างและสัณฐานวิทยาโดยใช้การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบส่องกราด (FESEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) Raman spectroscopy ยืนยันการมีอยู่ของ MWCNT วัดประสิทธิภาพการป้องกัน EMI ในย่านความถี่ X และ Ku
ผลลัพธ์และการอภิปราย
อนุภาคนาโน FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ มีสัณฐานวิทยาทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 10 นาโนเมตร ภาพ FESEM แสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนเกาะติดกับผนัง MWCNT ก่อตัวเป็นกลุ่มตามพื้นผิวท่อนาโน Raman spectroscopy ระบุลักษณะเฉพาะของแถบ D และ G ของ MWCNT ซึ่งบ่งบอกถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมัน
การเพิ่ม MWCNT ช่วยเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของคอมโพสิตอย่างมีนัยสำคัญ การปรับปรุงนี้ปรับปรุงการนำไฟฟ้ากระแสสลับและการสูญเสียแทนเจนต์ของไดอิเล็กตริก ซึ่งเป็นพารามิเตอร์หลักสำหรับการป้องกัน EMI นาโนคอมโพสิตแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการป้องกัน 25.29 dB ที่ความหนา 3.5 มม. ซึ่งบ่งชี้ถึงการลดทอนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ กลไกการป้องกันเกี่ยวข้องกับการดูดซับและการสะท้อน โดยได้รับการสนับสนุนจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของคอมโพสิต
ธรรมชาติของเฟอร์โรแมกเนติกของ FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ มีส่วนช่วยในการดูดซับคลื่น ในขณะที่ MWCNT ปรับปรุงพื้นผิวและโพลาไรเซชันระหว่างผิวหน้า ผลกระทบที่รวมกันเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันโดยรวม ทำให้วัสดุเหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการการลด EMI ที่มีประสิทธิภาพ เช่น เทคโนโลยีไมโครเวฟ
บทสรุป
การศึกษานี้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์และกำหนดลักษณะเฉพาะของนาโนคอมโพสิต FeNi₃-NiFe₂O₄-SiO₂ ที่มีประสิทธิภาพการป้องกัน EMI ที่ 25.29 dB คุณสมบัติของวัสดุเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างอนุภาคนาโนเซรามิกแม่เหล็กและ MWCNT ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คอมโพสิตนี้มีน้ำหนักเบา ใช้งานได้จริง และมีประสิทธิภาพในการลดทอนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางเทคโนโลยีในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม งานในอนาคตสามารถสำรวจกระบวนการสังเคราะห์ที่เหมาะสมและขยายการประยุกต์ใช้วัสดุในระบบอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง
อ้างอิงวารสาร
Dehghani-Dashtabi, M., Hekmatara, H. (2025) คุณสมบัติทางโครงสร้าง ไฟฟ้า และการป้องกัน EMI ของอนุภาคนาโนแม่เหล็ก/เซรามิกที่ตกแต่งจากท่อนาโนคาร์บอน รายงานทางวิทยาศาสตร์– ดอย: 10.1038/s41598-025-85378-4, https://www.nature.com/articles/s41598-025-85378-4