L'ossido di grafene assorbe anche 2G, 3G, 4G e 5G. Le nanoparticelle e gli ibridi incontaminati sintetizzati sono risultati altamente assorbenti per le microonde in tutte le bande radar L e S (<-10 dB da 1 MHz a 3 GHz). Questa eccellente proprietà di assorbimento delle microonde indotto dall'accoppiamento di fogli di grafene mostra l'applicazione di questi materiali con una larghezza di banda di assorbimento adattata in modo che possano essere utilizzati per la bassa frequenza. In precedenza questi venivano utilizzati per assorbimenti ad alta frequenza (tipicamente > 4 GHz) con banda selettiva limitata.

Prima di parlare del Grafene è fondamentale chiarire il termine Assorbitori ibridi o Hybrid Absorbers.

Assorbitori ibridi ad alte prestazioni

L'assorbitore ibrido è un assorbitore di polistirene caricato a carbonio ad alte prestazioni, a banda ultra larga, con una frequenza operativa da 20 MHz a 40 GHz. Abbiamo preso ad esempio un produttore americano che produce una serie che chiamano HT, ottimizzata per prestazioni perfette in combinazione con piastrelle in ferrite nelle strutture di prova EMC.

Gli assorbitori RF sono costituiti da un'unica piastra di base e conicità separate per consentire disposizioni uniche. La piastra di base dell'assorbitore ha una dimensione di 1200 per 600 millimetri. A richiesta, gli assorbitori possono essere dotati di tappi terminali bianchi per migliorare l'illuminazione dell'interno della camera EMC e proteggere l'assorbitore. Una delle possibilità è anche adornare i cappucci terminali con una targhetta con il logo dell'azienda.

Attualmente distinguiamo gli assorbitori ibridi in tre modelli, HT25, HT45 e HT65. Le differenze tra questi sono altezza, peso e prestazioni (riflettività). Per visionare il prodotto PDF https://www.comtest.eu/wp-content/uploads/2017/12/...

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Perché abbiamo introdotto gli Assorbitori ibridi ?

per introdurre ciò che segue "l'Influenza dell'ossido di grafene ridotto sull'efficace spostamento della larghezza di banda di assorbimento degli assorbitori ibridi"

Il composito di nanoparticelle magnetiche NiFe ₂ O ₄ è stato tradizionalmente studiato per l'assorbimento di microonde ad alta frequenza con prestazioni marginali verso le bande radar a bassa frequenza (in particolare le bande L e S). Qui, NiFe ₂ O ₄nanoparticelle e nanoibridi che utilizzano fogli di ossido di grafene (GO) di grande diametro vengono preparati tramite sintesi solvotermica per schermatura a banda larga a bassa frequenza (bande radar L e S). I materiali sintetizzati sono stati caratterizzati utilizzando XRD, SEM, FTIR e spettroscopia magnetodielettrica a microonde. La dimensione di queste particelle e ibridi incontaminati sintetizzati solvotermicamente è compresa tra 30 e 58 nm. La spettroscopia magneto-dielettrica a microonde è stata eseguita nella regione delle basse frequenze nello spettro 1 MHz-3 GHz. Le nanoparticelle e gli ibridi incontaminati così come sintetizzati sono risultati altamente assorbenti per le microonde in tutte le bande radar L e S (< -10 dB da 1 MHz a 3 GHz).Questa eccellente proprietà di assorbimento delle microonde indotta dall'accoppiamento di fogli di grafene mostra l'applicazione di questi materiali con una larghezza di banda di assorbimento adattata in modo tale che questi possano essere utilizzati per la bassa frequenza. In precedenza, questi erano utilizzati per assorbimenti ad alta frequenza (tipicamente > 4 GHz) con larghezza di banda selettiva limitata.

Citazione: Ameer S, Gul IH (2016) Influenza dell'ossido di grafene ridotto sull'efficace spostamento della larghezza di banda di assorbimento degli assorbitori ibridi. PLoS UNO 11(6): e0153544. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153544

Redattore: Oksana Ostroverkhova, Oregon State University, STATI UNITI

Ricevuto: 30 luglio 2015; Accettato: 31 marzo 2016; Pubblicato: 7 giugno 2016

Copyright: © 2016 Ameer, Gul. Questo è un articolo ad accesso aperto distribuito secondo i termini della Creative Commons Attribution License , che consente l'uso, la distribuzione e la riproduzione senza restrizioni con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore e la fonte originali siano citati.

Disponibilità dei dati: tutti i dati rilevanti si trovano all'interno del documento e dei suoi file di informazioni di supporto.

Finanziamento: gli autori non hanno alcun supporto o finanziamento da segnalare.

Interessi in competizione: Gli autori hanno dichiarato che non esistono interessi in competizione.

introduzione

Il ruolo dei materiali multifunzionali come assorbitori è significativo sia nell'ingegneria delle antenne che nella schermatura delle interferenze elettromagnetiche/assorbimento radar. Sono state utilizzate diverse strategie per ridurre al minimo la sezione d'urto radar effettiva e ridurre anche la riflessione e le emissioni [ 1 , 2 ]. L'ingegneria di superficie delle strutture aerospaziali è considerata uno strumento efficace per ridurre le firme radar oltre ad altri metodi come la modellatura strutturale e i carichi attivi e passivi [ 1 , 3 - 5 ]. Radar assorbente rivestimenti sono impiegati diversi tipi di materiali come ceramiche, polimeri e compositi polimerici hanno un ruolo fondamentale nella progettazione superficie di strutture aerospaziali [ 6 , 7].

I materiali assorbitori di microonde sono caratterizzati normalmente in base al meccanismo di assorbimento, cioè assorbitori dielettrici, assorbitori magnetici e materiali ibridi [ 8 ]. I materiali assorbenti dielettrici in genere coinvolgono polimeri e loro compositi, come resina epossidica, olefina, poliestere, PET e LLDPE caricati con fibra di carbonio e MWCNT, che si comportano bene nella regione delle alte frequenze che si estende da 4 a 18 GHz [ 1 , 2 ]. Gli assorbitori magnetici tipicamente coinvolgono ferriti dure e morbide che sono normalmente utilizzate nella regione ad alta frequenza poiché le ferriti di tipo spinello mostrano il limite di Snoek e la perdita magnetica diminuisce drasticamente ad alta frequenza gigahertz [ 9 ].

Le ferriti morbide, in particolare NiFe ₂ O ₄ , sono state ampiamente studiate per il suo elevato assorbimento di microonde [ 10 ]. La maggior parte degli studi coinvolge il NiFe ₂ O ₄ incontaminato o il suo composto con elementi di terre rare; polimeri; nanostrutture di carbonio, in particolare CNT; e ossido di grafene ridotto (rGO) per le alte frequenze delle microonde (>4 GHz) [ 11 , 12 ]. Inoltre, il principale svantaggio della ferrite morbida come NiFe ₂ O ₄ è la sua larghezza di banda di assorbimento limitata e frequenze di assorbimento selettivo [ 13 - 15 ]. Considerando questi problemi, NiFe ₂ O ₄le nanoparticelle sono state preparate tramite una nuova via solvotermica modificata e l'influenza dell'aggiunta di rGO di grande diametro viene analizzata utilizzando la riduzione in situ e la formulazione ibrida utilizzando i vantaggi del trattamento solvotermico. Le loro proprietà magneto-dielettriche sono state adattate con l'obiettivo di ottenere un elevato assorbimento delle microonde nella regione delle basse frequenze (bande L e S miste) in grado di coprire l'intera larghezza di banda. Qui, in questo lavoro di ricerca, sono stati preparati assorbitori ibridi NiFe ₂ O ₄ -rGO che hanno mostrato un eccellente assorbimento delle microonde nella regione delle basse frequenze che copre l'intera larghezza di banda UHF/L/S invece di risonanze di frequenza selettive.

Procedura di sintesi

L'ossido di grafene è stato utilizzato come fonte di fogli di grafene attraverso un processo di riduzione solvotermico modificato. Tutte le sostanze chimiche utilizzate come precursori in qualsiasi fase erano di grado AR. L'ossido di grafene è stato sintetizzato utilizzando un metodo Hummer semplificato[ 16 ]; tipicamente 3 g di grafite in scaglie sono stati miscelati con 18 g di KMnO ₄ in 400 ml di miscela acida (320 ml: 80 ml H ₂ SO ₄ : H ₃ PO ₄ ). La miscela di reazione è stata agitata rapidamente e continuamente fino a quando il colore della soluzione è diventato marrone. Dopo aver cessato l'ossidazione, la sospensione contenente grafite lamellare altamente ossidata è stata lavata più volte con HCl 5M e acqua deionizzata bidistillata. Nanocristalli di NiFe ₂ O ₄sono stati sintetizzati tramite approccio solvotermico modificato utilizzando etanolo e DI in una proporzione definita[ 17 ]. In una reazione tipica, quantità stechiometriche di nitrati sia di nichel che di ferro sono state sciolte separatamente nella miscela di sale e miscelate tra loro mediante agitazione magnetica. Quindi soluzione di NaOH in acqua DI viene aggiunta alla soluzione salina e la miscela viene lasciata in agitazione a temperatura ambiente e successivamente trasferita in un recipiente per autoclave mantenuto a 180°C per 12 ore. Dopo che la temperatura del recipiente è tornata a temperatura ambiente al termine della reazione, il residuo è stato lavato ripetutamente con acqua deionizzata per neutralizzare il pH e successivamente riscaldato a 110°C per ottenere la polvere di NiFe ₂ O ₄. Lo stesso metodo è stato eseguito per la preparazione ibrida utilizzando una diversa percentuale in peso di polvere GO [ 18 ].

Risultati e discussione

Diffrazione di raggi X

Diffrazione di raggi X (XRD) è stata eseguita per entrambi i NiFe ₂ O ₄ nanoparticelle e la NiFe ₂ O ₄ -rGO ibrido per analizzare la struttura del nanopolveri sintetizzato. La Figura 1A mostra il modello di diffrazione dei raggi X dell'ossido di grafene che mostra il picco caratteristico a 10,86. L'unico picco maggiore nel pattern dell'ossido di grafene è dovuto alla riflessione (001) a 10,86°, che mostra la completa ossidazione ed esfoliazione del precursore della grafite lamellare e la scomparsa della riflessione dai principali piani di grafite come (002) e (004), che sono tipici della struttura cristallina grafitica [ 19 , 20]. La scomparsa dei soliti picchi di diffrazione cristallografica della grafite discussi sopra e l'emergere del picco a 10,86° mostra l'inserimento di gruppi funzionali portatori di ossigeno derivanti dal trattamento ossidativo che porta a fogli ossidati di grafite in scaglie e una maggiore distanza tra gli strati dalla solita separazione di 0,33 nm a circa 0,70 nm, che è in accordo con la letteratura già riportata[ 16 , 20 ]. La Figura 1B mostra che le nanoparticelle di NiFe ₂ O ₄ come sintetizzate erano nanoferriti fccstrutturate. La loro struttura si adatta perfettamente al file di diffrazione da polveri JCPDS 10-0325. Allo stesso modo, anche il pattern XRD dei campioni ibridi NFG5, NFG7 e NFG10 concordava bene con la struttura di NiFe ₂ O₄ . Inoltre, non vi era alcun picco di ossido di grafene in tutti e tre i campioni compositi sintetizzati. L'assenza del caratteristico picco (001) associato all'ossido di grafene nei campioni mostra la completa riduzione in condizioni solvotermiche menzionate nella sintesi sperimentale.

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