Pesquisadores demonstraram experimentalmente, pela primeira vez, uma malha de prata mecanicamente flexível que é visivelmente transparente, permite comunicação óptica sem fio infravermelha de alta qualidade e protege com eficiência a interferência eletromagnética na parte da banda X da região de rádio de micro-ondas. Os canais de comunicação óptica são importantes para a operação de muitos dispositivos e são frequentemente usados para sensoriamento remoto e detecção.
Dispositivos eletrônicos agora são encontrados em nossas casas, no chão de fábrica e em instalações médicas. A blindagem contra interferência eletromagnética é frequentemente usada para evitar que a radiação eletromagnética desses dispositivos interfira entre si e afete o desempenho do dispositivo.
A blindagem eletromagnética, que também é usada nas forças armadas para manter equipamentos e veículos escondidos do inimigo, também pode bloquear os canais de comunicação óptica necessários para sensoriamento remoto, detecção ou operação dos dispositivos. Um escudo que pode bloquear a interferência, mas permitir canais de comunicação óptica, pode ajudar a otimizar o desempenho do dispositivo em uma variedade de ambientes civis e militares.
“Muitos escudos convencionais de interferência eletromagnética transparente permitem apenas a passagem de sinais de luz visíveis”, disse o líder da equipe de pesquisa Liu Yang, da Universidade de Zhejiang, na China. “No entanto, comprimentos de onda visíveis não são adequados para comunicação óptica, especialmente espaço livre – ou sem fio – comunicação óptica, por causa da enorme quantidade de ruído de fundo.”
no diário Materiais Ópticos Expresso, os pesquisadores descrevem sua nova malha. Eles mostram que, quando combinado com silicone transparente e polietileno, pode atingir uma alta eficácia média de blindagem eletromagnética de 26,2 dB na banda X com boa transmitância óptica em uma ampla faixa de comprimentos de onda, incluindo os infravermelhos.
“Aproveitamos a transparência ultralarga e a baixa névoa de uma micromalha metálica para demonstrar proteção eletromagnética eficiente, transparência visível e comunicação óptica de espaço livre de alta qualidade”, disse Yang. “Ensanduichar a malha entre materiais transparentes melhora a estabilidade química e a flexibilidade mecânica da malha de prata, ao mesmo tempo em que confere uma qualidade de autolimpeza. Essas propriedades permitirão que nossa malha de prata seja aplicada amplamente em ambientes internos e externos, mesmo em superfícies corrosivas e de superfícies”.
Uma malha flexível e transparente
Os pesquisadores projetaram a nova malha de prata com uma estrutura muito simples – um padrão de grade quadrada repetido aplicado a um substrato de polietileno transparente e flexível. A estrutura de grade contínua torna a malha de prata muito flexível, liberando o estresse durante a dobra. Como a transparência da malha de prata é determinada principalmente pela taxa de abertura, uma medida do tamanho dos orifícios na malha, ela é independente do comprimento de onda da luz incidente.
“Uma grande taxa de abertura, por exemplo, é benéfica para uma alta transparência de banda larga e baixa névoa, mas é prejudicial para alta condutividade e, portanto, desempenho de blindagem eletromagnética”, disse Yang. “Como os parâmetros físicos da nossa malha podem ser facilmente otimizados alterando o período da grade, a largura e a espessura da linha, é mais fácil obter propriedades ópticas, elétricas e eletromagnéticas bem equilibradas em comparação com o que é possível com outros tipos de filmes condutores transparentes, como como redes de nanofios de prata, filmes metálicos ultrafinos e materiais à base de carbono.”
Para demonstrar sua nova tecnologia, os pesquisadores fabricaram uma malha de prata em um substrato de polietileno. A malha tinha um período de grade de aproximadamente 150 μm, uma largura de linha de grade de aproximadamente 6 μm e uma espessura que variava de 59 a 220 nm. Este foi então coberto com uma camada de polidimetilsiloxano de 60 μm de espessura. O filme resultante mostrou alta transmissão para uma ampla faixa de comprimento de onda de 400 nm a 2000 nm e resistência de folha tão baixa quanto 7,12 Ω/sq, permitindo uma alta eficácia do escudo eletromagnético de até 26,2 dB na banda X. Os pesquisadores também mostraram que o filme pode proteger os sinais de baixa frequência do telefone móvel.
Os pesquisadores alertam que este trabalho é apenas uma demonstração de protótipo, então há muito espaço para melhorias. Por exemplo, o uso de materiais mais condutores melhoraria a eficácia da blindagem eletromagnética, e materiais mais transparentes e com menos névoa poderiam melhorar não apenas a transparência visível, mas também a qualidade da comunicação óptica em espaço livre.
Eles também estão explorando materiais condutores transparentes de infravermelho médio, que estenderiam a comunicação FSO para comprimentos de onda mais longos, onde a interferência atmosférica é reduzida e maior qualidade de comunicação pode ser alcançada. Para comercialização, a malha também teria que ser mais prática de instalar e menos cara.
Com informações de Science Daily.
