Новости науки
Куриные яйца помогли создать прозрачную плёнку, экранирующую электромагнитное излучение
Информационное агентство «Научная Россия» (г. Москва), 02.08.2021
Дата публикации: 26.10.2021
Красноярские учёные при помощи экологической и безотходной технологии разработали прозрачные проводящие плёнки с близкой к ста процентам эффективностью экранирования электромагнитного излучения. Гибкие и дешёвые плёнки могут использоваться не только для защиты данных в электронных устройствах, но и в качестве высокоэффективных прозрачных сенсорных экранов или электродов для оптоэлектрических устройств.
Защита данных на электронных устройствах и их экранирование от электромагнитных помех крайне актуальны для военных или экономических целей. Сейчас большинство экранирующих плёнок изготавливается в виде металлической фольги либо толстой сетки, которыми нельзя покрыть дисплей аппаратуры или окна.
Учёные ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», СФУ и СибГУ им. М.Ф. Решетнёва разработали прозрачные проводящие плёнки на основе меди и никеля для высокоэффективного прозрачного экранирующего покрытия. Они имеют эффективность экранирования, превышающую характеристики альтернативных прозрачных проводящих покрытий, и более низкую стоимость. При этом плёнки остаются прозрачными более чем на 80% и обладают высокой гибкостью.
Для получения этих покрытий учёные использовали куриные яйца. Белок яйца наносился тонким слоем на полимерные подложки. Высыхая, он образовывал растрескавшуюся структуру, которая становилась шаблоном для создания плёнок. Сверху на самоорганизованный шаблон напылялось серебро, которое являлось тонкой затравкой для гальванического осаждения меди и никеля. Результаты показали, что благодаря покрытию из меди учёным удалось сделать плёнки эффективнее и добиться большего процента экранирования – 99,99%, при достаточно высокой прозрачности материала в 82,2%.
«Шаблоны для прозрачных проводящих покрытий создавались при помощи дегидратационной самоорганизации. Подобный эффект можно наблюдать в повседневной жизни. Наиболее наглядным примером является растрескивание влажной почвы при высыхании и нагреве. Это обусловлено тем, что почва неоднородна и состоит из различных частиц, которые в процессе высыхания уплотняются, в результате чего в слое возникают избыточные механические напряжения, которые снимаются за счёт образования трещин. Наша технология построена на таком же принципе. В качестве материала для шаблона мы взяли яичный белок. Один из главных плюсов такой методики, что она намного проще и экологичнее, чем альтернативные методики получения таких плёнок, например, литографические. Это абсолютно «зелёная» технология. Синтез материала нашим методом безопасен и безотходен. К тому же он значительно дешевле, чем существующие аналоги», — рассказал автор работы Антон Воронин, кандидат технических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.
Ещё одним плюсом технологии является гибкость полученных материалов. Благодаря гальваническому металлу на плёнках, в отличие от альтернативных систем, полученных очень дорогостоящими методами фотолитографии и импринтлитографии, они не рвутся при сгибе и могут принимать необходимую форму.
«Для эффективного экранирования от электромагнитных помех важна герметичность стыков, поскольку они наиболее уязвимы для утечек. Наши плёнки можно сложить, как оригами, чтобы придать плёнке сложную геометрию экранирующего объекта. При этом покрытие практически полностью сохранит свои электрические свойства. Спектр задач для таких систем достаточно большой. Их можно использовать в качестве электродов для солнечных элементов или светодиодов, прозрачных нагревательных элементов, для уменьшения теплопотерь в сооружениях с панорамными окнами. С помощью прозрачных нагревательных элементов можно решить проблему замёрзших окон в общественном транспорте, что актуально для нашего региона. Разместив на окно, можно наделить подобное покрытие несколькими функциями: они могут и экранировать, и обогревать помещение. Отличное решение, учитывая его низкую себестоимость», — отметил Антон Воронин.
Учёные отмечают, что с точки зрения трёх параметров – эффективности экранирования, прозрачности и стоимости производства, разработанные плёнки на настоящий момент являются лучшими даже среди теоретических решений. При этом эффективность защиты от электромагнитных помех у данных плёнок превосходит другие прозрачные покрытия, полученные более сложными методами.
Ранее в Красноярском научном центре СО РАН на основе подобных плёнок были созданы самоочищающиеся фильтры для масок-респираторов, способные задерживать инфекционные частицы размером менее 100 нанометров.
Работа проводилась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и стипендии Президента РФ для молодых учёных кандидатов наук.
Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Materials Science.
Источник: Научная Россия
Фото: ФИЦ КНЦ СО РАН
