Vật liệu composite mới từ tre và nhựa giúp tăng độ bền và chống nhiễu điện từ

Các nhà khoa học tại Đại học Nông nghiệp An Huy, Trung Quốc, đã phát triển thành công một loại vật liệu composite mới bằng cách kết hợp tre và nhựa, mang lại bước tiến lớn về cơ học và khả năng chống nhiễu điện từ.

Công nghệ chế tạo than sinh học từ tre

Để giải quyết bài toán kiểm soát nhiễu điện từ (EMI) vốn gây ảnh hưởng tiêu cực đến mạch điện, nhóm nghiên cứu đã tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo là tre. Thông qua quá trình nhiệt phân bột tre trong môi trường thiếu oxy, họ tạo ra than sinh học giàu carbon. Để khắc phục nhược điểm về độ dẫn điện thấp và khả năng liên kết kém với nhựa của than sinh học thông thường, các nhà khoa học đã áp dụng phương pháp gia nhiệt Joule chớp nhoáng kết hợp xử lý bằng hợp chất APTES.

Cấu trúc nhiều lớp tối ưu hóa khả năng hấp thụ sóng

Vật liệu sau khi biến tính được sắp xếp xen kẽ giữa các lớp nhựa sinh học PLA và PBAT. Cấu trúc nhiều lớp này tạo ra những đường dẫn phức tạp, buộc sóng điện từ phải di chuyển quãng đường dài hơn và bị tiêu hao năng lượng liên tục. Khác với các vật liệu truyền thống chủ yếu phản xạ sóng, composite mới hấp thụ phần lớn năng lượng đi vào, giúp hạn chế tối đa hiện tượng nhiễu thứ cấp.

Kết quả thử nghiệm vượt trội

Trong các thử nghiệm thực tế, phiên bản composite tối ưu đạt độ bền kéo 25,5 MPa (tăng 81%) và độ dai đạt 2,68 megajoule trên mỗi mét khối (tăng 173%) so với vật liệu đối chứng. Khả năng kéo giãn trước khi đứt cũng được cải thiện gấp đôi lên 24,7%. Về khả năng che chắn, vật liệu đạt hiệu quả trung bình 36,7 dB trong dải tần từ 8,2 đến 12,4 GHz, trong đó năng lượng hấp thụ chiếm tới 30,8 dB và phản xạ chỉ chiếm 5,9 dB.

Tiềm năng ứng dụng trong thiết bị điện tử

Với sự kết hợp giữa độ bền cơ học cao và khả năng chống nhiễu điện từ hiệu quả, loại vật liệu mới này có thể được ứng dụng trực tiếp làm lớp vỏ kết cấu cho các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính xách tay và nhiều linh kiện điện tử khác, mở ra hướng đi bền vững cho ngành thiết kế phần cứng.