الاتجاهات في حماية التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

ومن أجل التغلب على هذه القيود، تعتمد مواد التدريع المتقدمة على تم تطوير الكربون والبوليمرات والمواد المركبة الخزفية. تعد الموصلية الكهربائية عاملاً مهمًا يحكم خصائص التدريع لهذه المواد. يجب أن تمتلك المواد موصلية كهربائية عالية بحيث تظهر امتصاصًا أعلى، وبالتالي توفر قيمًا كبيرة لفعالية التدريع.

استخدام محتويات الكربون مثل أنابيب الكربون النانوية (CNTs)، وألياف الكربون النانوية، والجرافين، وما إلى ذلك، كمادة مالئة في مصفوفة البوليمر، فإنه يعزز بشكل كبير خصائص التدريع، وذلك بسبب الموصلية الكهربائية العالية. 

تشتمل البوليمرات المستخدمة بشكل شائع لصنع مركب البوليمر الكربوني على البوليانيلين (PANI)، والبولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)، وأكريليك الإيثيلين، والسيلوكسان، وما إلى ذلك. وتشمل الحشوات الموصلة المستخدمة في تصنيعها أكسيد الجرافين المخفض (RGO)، وأنابيب الكربون النانوية، والجسيمات النانوية الكربونية، وما إلى ذلك. 

تُعرف المواد البوليمرية التي تحتوي على حشو موصل مدمج بها أحيانًا باسم البوليمرات الموصلة جوهريًا (ICP)، والمركبات القائمة على البوليمر الموصلة (CPC).  

فئة أخرى من مواد التدريع هي المواد القائمة على الرغوة. ميزة استخدام المواد الرغوية هي مرونتها العالية وهيكلها الخفيف. ومع ذلك، لديهم القليل من القوة الميكانيكية. 

تعد بالونات الكربون الدقيقة المجوفة (HCM)، وكريات بولي بيرول المجوفة (HPS)، والسينوسفير المطلي بالنحاس (Cu@CS)، وما إلى ذلك، أمثلة قليلة على الرغاوي الاصطناعية التي يتم استخدامها لصنع مواد حماية مرنة وخفيفة الوزن. أظهرت الأبحاث أن إدراج المواد القائمة على الكربون مثل ألياف الكربون النانوية، وأنابيب الكربون النانوية، وما إلى ذلك، في الرغوة يؤدي إلى تحسين قدراتها على الحماية بشكل كبير.  

في الآونة الأخيرة، بعض مركبات البوليمر الفريت تم تطويرها أيضًا من قبل باحثين مختلفين وأثبتت أنها تؤدي أداءً جيدًا في حاويات التدريع. مواد مثل السداسي الفريت والفريت الإسبنيل كما ثبت أنها فعالة في حماية الإشعاعات الكهرومغناطيسية نظرًا لقدراتها العالية على الامتصاص. 

في السنوات القليلة الماضية، أصبحت هياكل الساندويتش شائعة أيضًا في تكنولوجيا الحماية. هؤلاء تظهر هياكل الساندويتش درعًا انتقائيًا للتردد وهو أمر مطلوب لتطبيقات الجيل القادم. 

في البنية الساندوتشية، يخضع الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو التردد المحدد لانعكاسات متعددة، بناءً على أبعاد الهياكل، وبالتالي يؤدي إلى امتصاص كبير لذلك التردد. بسبب الامتصاص المكثف لتردد معين، تظهر هذه الدروع درعًا انتقائيًا للتردد. 

لتعزيز الامتصاص، المواد القائمة على الكربون مثل الجرافين يتم استخدامها كطبقة مركزية من هيكل الساندويتش؛ بينما تتكون الطبقات الخارجية عادةً من أسطح عاكسة لتمكين الانعكاسات المتعددة داخل الهيكل. 

وقد أظهرت أحدث الأبحاث أن عددا قليلا من مواد خزفية يُظهر أيضًا خصائص التدريع الانتقائية والقابلة للضبط حتى دون الحاجة إلى بنية شطيرة ومواد باهظة الثمن مثل الجرافين.  

مع ظهور إنترنت الأشياء، يُطلب من البشر أيضًا أن يحملوا معهم أدوات إلكترونية متعددة، والتي تعد مصدرًا منتظمًا للإشعاع الكهرومغناطيسي. 

ولتوفير الحماية ضد هذه الإشعاعات، يلزم أيضًا تصميم أقمشة خفيفة الوزن ورقيقة تتمتع بقدرات الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). لقد تم إجراء الكثير من الأبحاث في صناعة الإلكترونيات والنسيج لتصنيع مثل هذه الأقمشة. 

وتشمل عملية تصنيع هذه الأقمشة طلاء خيوط الأقمشة العادية مثل البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) بمحلول مادة التدريع. بعد الطلاء، يتم استخدام هذه الخيوط لصنع الملابس ذات القدرة على الحماية. على سبيل المثال، تُظهر ألياف البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) المطلية بمواد موصلة مثل محلول النحاس قدرات حماية جيدة. 

في الختام، يعد التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) مشكلة حقيقية لا تؤثر فقط على العمل الطبيعي للمعدات الإلكترونية ولكنها ضارة أيضًا بالكيانات البيولوجية. 

لتخفيف الإشعاعات الكهرومغناطيسية النجمية، يلزم وجود دروع للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) مصنوعة من مواد مناسبة مثل المعادن، ومركبات الكربون البوليمرية، والفريت، والرغوة، وما إلى ذلك. يعتمد اختيار مادة التدريع على متطلبات التطبيق. 

على سبيل المثال، يمكن للتطبيقات التي تتطلب قوة ميكانيكية عالية وتدريعًا سائدًا للانعكاس أن تستخدم المعادن كدروع، في حين أن التطبيقات التي تتطلب بنية مرنة يمكن أن تستخدم المواد القائمة على الرغوة.  

أيضًا، بالنسبة للتقنيات المستقبلية، هناك حاجة إلى مواد التدريع ذات الميزات المتقدمة لانتقائية التردد وقابلية الضبط وقدرات التدريع عبر نطاقات التردد العالي. إن صنع أقمشة خفيفة الوزن ورقيقة تتمتع بقدرات حماية جيدة أمر مرغوب فيه أيضًا للتقنيات المستقبلية مثل الإلكترونيات المرنة والقابلة للارتداء.