Xu hướng che chắn nhiễu điện từ (EMI)

Trang chủ / Tin tức / Công nghệ mới nhất / Xu hướng che chắn nhiễu điện từ (EMI)

Bức xạ điện từ đã trở nên phổ biến với những tiến bộ gần đây trong các thiết bị điện tử cầm tay và mạch vi sóng tích hợp cao. 

Sự nhiễu do các bức xạ điện từ không mong muốn này tạo ra có thể gây ra sự suy giảm hiệu suất hệ thống hoặc thiết bị ở mức không thể chấp nhận được, rò rỉ thông tin và thậm chí là hỏng toàn bộ hệ thống. Tác động có hại của bức xạ điện từ liên quan đến các công nghệ mới nổi như internet vạn vật (IoT), 5G, v.v. đến các sinh vật sống.

Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với bức xạ điện từ có thể gây ra chứng mất ngủ, căng thẳng, uể oải và các vấn đề về da ở con người. Tác động của bức xạ tần số cao lên các thực thể sinh học, quá trình sinh học và thực vật cũng đang được nghiên cứu. 

Hơn nữa, việc che chắn ở dải tần số cao đã trở nên quan trọng trong thời gian gần đây do việc sử dụng các dải tần GHz trong các công nghệ tiên tiến. Ví dụ: công nghệ 5G sử dụng ít tần số sóng mang trong KKa-các dải tần chưa được sử dụng trong các công nghệ viễn thông không dây thế hệ trước.  

Hơn nữa, các yêu cầu trong tương lai cũng thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu các khái niệm mới nhất trong công nghệ che chắn EMI, chẳng hạn như phát triển các tấm chắn mỏng linh hoạt để sử dụng trong vải thông minh. Tương tự, các công nghệ thế hệ tiếp theo yêu cầu vật liệu che chắn có các tính năng tiên tiến về khả năng điều chỉnh và chọn lọc tần số. 

Che chắn EMI trong các thiết bị điện tử

Hình 1. Che chắn EMI trong các thiết bị điện tử

Trong bối cảnh như vậy, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang nỗ lực đáng kể để phát triển các vật liệu che chắn hiệu suất cao với các tính năng tiên tiến và khả năng che chắn trên dải tần GHz nhằm giảm thiểu ô nhiễm điện từ. 

Một số ngành điện thậm chí còn thiết lập các tiêu chuẩn tương thích Điện từ (EMC) cho sản phẩm của mình, điều này cho thấy thiết bị hoạt động theo quy định EMC không ảnh hưởng đến chính nó hoặc thiết bị khác do bức xạ điện từ.  

Quá trình che chắn bao gồm việc tạo ra một lớp vỏ bằng vật liệu được thiết kế đặc biệt xung quanh các thiết bị điện tử để bảo vệ chúng khỏi những bức xạ không mong muốn. 

Những lớp vỏ này làm giảm bức xạ tới thông qua sự phản xạ, hấp thụ và phản xạ nhiều lần. Sự suy giảm bức xạ điện từ của tấm chắn bị chi phối mạnh mẽ bởi các đặc tính bên trong và bên ngoài của nó, chẳng hạn như trở kháng bên trong, độ dày của tấm chắn, độ thấm, độ dẫn điện, v.v. 

Các đặc tính bên trong và bên ngoài này có thể được tối ưu hóa bằng cách chọn vật liệu che chắn phù hợp với độ dày cụ thể, pha tạp chúng với các vật liệu khác và thiết kế kiến ​​trúc của chúng một cách thông minh.  

Các vật liệu khác nhau như kim loại, polyme, vật liệu tổng hợp cacbon polyme, vật liệu tổng hợp polyme gốm, bọt, v.v., đã được sử dụng để phát triển nhiều tấm chắn nhiễu điện từ (EMI) để phù hợp với yêu cầu của các ứng dụng khác nhau. 

Theo truyền thống, kim loại được sử dụng làm vật liệu che chắn để giảm ô nhiễm điện từ. Các kim loại có khả năng che chắn cao và độ bền cơ học tốt; tuy nhiên, việc sử dụng chúng trong các công nghệ mới nổi bị hạn chế bởi mật độ cao, độ linh hoạt cơ học kém, tính ăn mòn và chi phí xử lý đắt đỏ.  

Các loại vật liệu che chắn EMI

Hình 2. các loại EMI che chắn nguyên vật liệu

Để khắc phục những hạn chế đó, các vật liệu che chắn tiên tiến dựa trên vật liệu tổng hợp cacbon, polyme và gốm đã được phát triển. Độ dẫn điện là một yếu tố quan trọng chi phối tính chất che chắn của các vật liệu này. Vật liệu được yêu cầu phải có độ dẫn điện cao để chúng có khả năng hấp thụ cao hơn và do đó mang lại giá trị hiệu quả che chắn lớn.

Việc sử dụng hàm lượng carbon như ống nano carbon (CNT), sợi nano carbon, graphene, v.v., làm chất độn trong nền polyme, tăng cường đáng kể các đặc tính che chắn của nó nhờ tính dẫn điện cao hơn. 

Các polyme được sử dụng phổ biến để tạo ra hỗn hợp cacbon polyme bao gồm Polyaniline (PANI), polydimethylsiloxane (PDMS), ethylene acrylic, siloxane, v.v., và chất độn dẫn điện được sử dụng để sản xuất chúng bao gồm oxit graphene khử (RGO), ống nano cacbon, hạt nano cacbon, v.v. 

Các vật liệu polyme có chất độn dẫn điện được kết hợp trong chúng đôi khi còn được gọi là polyme dẫn điện nội tại (ICP) và vật liệu tổng hợp dựa trên polyme dẫn điện (CPC).  

Một loại vật liệu che chắn khác là vật liệu làm từ bọt. Ưu điểm của việc sử dụng vật liệu xốp là có tính linh hoạt cao và kết cấu nhẹ; tuy nhiên, chúng có ít độ bền cơ học. 

Bóng bay siêu nhỏ carbon rỗng (HCM), quả cầu Poly pyrrole rỗng (HPS), bầu không khí phủ đồng (Cu@CS), v.v., là một vài ví dụ về bọt tổng hợp được sử dụng để chế tạo vật liệu che chắn linh hoạt và nhẹ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc đưa các vật liệu gốc carbon như sợi nano carbon, ống nano carbon, v.v. vào bọt giúp cải thiện đáng kể khả năng che chắn của chúng.  

Gần đây, một số vật liệu tổng hợp polyme ferit cũng đã được phát triển bởi các nhà nghiên cứu khác nhau và đã được chứng minh là có tác dụng che chắn vỏ bọc tốt. Các vật liệu như hexaferrite và Spinel ferrite cũng đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc che chắn bức xạ điện từ do khả năng hấp thụ cao hơn. 

Trong vài năm qua, cấu trúc bánh sandwich cũng đã trở nên phổ biến trong công nghệ che chắn. Những cái này cấu trúc bánh sandwich thể hiện sự che chắn chọn lọc tần số cần thiết cho các ứng dụng thế hệ tiếp theo. 

Trong cấu trúc bánh sandwich, bức xạ điện từ của một tần số cụ thể trải qua nhiều phản xạ, dựa trên kích thước của các cấu trúc và do đó dẫn đến sự hấp thụ đáng kể tần số đó. Do sự hấp thụ mạnh mẽ của một tần số cụ thể, những tấm chắn này thể hiện khả năng che chắn chọn lọc tần số. 

Để tăng cường khả năng hấp thu, vật liệu gốc cacbon chẳng hạn như graphene được sử dụng làm lớp trung tâm của cấu trúc bánh sandwich; trong khi các lớp bên ngoài thường được tạo thành từ các bề mặt phản chiếu để tạo ra nhiều phản xạ bên trong cấu trúc. 

Nghiên cứu gần đây nhất đã chỉ ra rằng một số vật liệu gốm sứ cũng thể hiện các đặc tính che chắn có thể điều chỉnh và chọn lọc tần số ngay cả khi không yêu cầu cấu trúc bánh sandwich và vật liệu đắt tiền như graphene.  

Với sự ra đời của internet vạn vật, con người cũng phải mang theo nhiều thiết bị điện tử bên mình, đây là nguồn bức xạ điện từ thường xuyên. 

Để cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các bức xạ này, các loại vải nhẹ và mỏng có khả năng che chắn EMI cũng cần phải được thiết kế. Rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong ngành điện tử và dệt may để sản xuất các loại vải như vậy. 

Quy trình sản xuất các loại vải này bao gồm việc phủ sợi của các loại vải thông thường như Polyethylene terephthalate (PET) bằng dung dịch vật liệu che chắn. Sau khi phủ, những sợi này được sử dụng để làm quần áo có khả năng che chắn. Ví dụ, sợi polyethylene terephthalate (PET) được phủ bằng vật liệu dẫn điện như dung dịch đồng cho thấy khả năng che chắn tốt. 

Tóm lại, nhiễu điện từ (EMI) là một vấn đề thực sự không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị điện tử mà còn có hại cho các thực thể sinh học. 

Để làm giảm bức xạ điện từ mạnh, cần có tấm chắn nhiễu điện từ (EMI) được tạo thành từ các vật liệu thích hợp như kim loại, vật liệu tổng hợp cacbon polyme, ferrit, bọt, v.v.. Việc lựa chọn vật liệu che chắn dựa trên yêu cầu ứng dụng. 

Ví dụ, các ứng dụng yêu cầu độ bền cơ học cao và khả năng che chắn phản xạ vượt trội có thể sử dụng kim loại làm lá chắn, trong khi các ứng dụng yêu cầu cấu trúc linh hoạt có thể sử dụng vật liệu làm từ bọt.  

Ngoài ra, đối với các công nghệ trong tương lai, cần phải có các vật liệu che chắn có tính năng tiên tiến về chọn lọc tần số, khả năng điều chỉnh và khả năng che chắn trên các dải tần số cao. Việc tạo ra các loại vải nhẹ và mỏng có khả năng che chắn tốt cũng là mong muốn cho các công nghệ trong tương lai như thiết bị điện tử có thể đeo và linh hoạt. 

Tác giả
Jasdeep, Khemraj & Harvinder
 
Về TTC
Chúng tôi liên tục xác định giá trị của công nghệ mới được thực hiện bởi đội ngũ điều hành khá lành nghề với nền tảng là chuyên gia của chúng tôi. Giống như các chuyên gia IP mà chúng tôi trao quyền, sự khao khát phát triển của chúng tôi là không bao giờ kết thúc. Chúng tôi CẢI TIẾN, THÍCH ỨNG và TRIỂN KHAI một cách chiến lược.
 
Bạn cũng có thể LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI để thiết lập một cuộc tư vấn.
 
TT tư vấn cung cấp một loạt các giải pháp hiệu quả, chất lượng cao để quản lý sở hữu trí tuệ của bạn, từ Tìm kiếm bằng sáng chếTìm kiếm không hợp lệFTO (Tự do hoạt động)Tối ưu hóa danh mục bằng sáng chếGiám sát bằng sáng chế, Bằng sáng chế Tìm kiếm vi phạmSoạn thảo & Minh họa bằng sáng chế, và nhiều hơn nữa. Chúng tôi cung cấp cho cả các công ty luật và tập đoàn trong nhiều ngành các giải pháp chìa khóa trao tay.
Chia sẻ bài viết

Danh Mục

TOP

Yêu cầu gọi lại!

Cảm ơn bạn đã quan tâm đến TT Consultants. Vui lòng điền vào biểu mẫu và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn ngay

    Popup

    MỞ KHÓA SỨC MẠNH

    Của bạn Ý tưởng

    Nâng cao kiến ​​thức về bằng sáng chế của bạn
    Thông tin chi tiết độc quyền đang chờ đợi trong Bản tin của chúng tôi

      Yêu cầu gọi lại!

      Cảm ơn bạn đã quan tâm đến TT Consultants. Vui lòng điền vào biểu mẫu và chúng tôi sẽ liên hệ với bạn ngay