Nhóm nhà khoa học tại Đại học Nông nghiệp An Huy (Trung Quốc) vừa chế tạo thành công một loại nhựa gia cường từ than sinh học tre, sở hữu độ bền cơ học cao cùng khả năng chắn sóng điện từ hiệu quả. Điểm đột phá của vật liệu composite mới nằm ở cơ chế hấp thụ phần lớn bức xạ chiếu tới thay vì phản xạ như kim loại truyền thống, qua đó làm giảm hiện tượng nhiễu điện từ trên các thiết bị như điện thoại thông minh hay laptop.
Biochar là một loại vật liệu giống than củi được làm từ chất thải tre sau quá trình chế biến.
Hiện tượng nhiễu điện từ (EMI) vốn là mối lo ngại ngày càng lớn đối với các nhà sản xuất điện tử khi các vật liệu che chắn dẫn điện thông thường có xu hướng phản xạ sóng và tạo thêm tạp âm gián đoạn mạch điện. Nhằm tìm kiếm giải pháp thay thế có thể tái tạo, nhóm nghiên cứu đã nhiệt phân bột tre trong môi trường khí nitơ để tạo than sinh học, sau đó áp dụng kỹ thuật gia nhiệt Joule chớp nhoáng bằng xung điện ngắn để định hình lại cấu trúc carbon.
Sau khi xử lý hạt carbon bằng hóa chất APTES để tăng cường liên kết, than sinh học biến tính được chèn vào giữa các lớp nhựa phân hủy sinh học PLA và PBAT nhằm tạo đường dẫn làm suy yếu sóng điện từ.
Kết quả thử nghiệm cho thấy vật liệu composite tối ưu đạt độ bền kéo 25,5 MPa (tăng 81%), độ dẻo dai tăng 173% lên mức 2,68 megajoule trên mỗi mét khối, đồng thời khả năng co giãn trước khi đứt gãy tăng hơn gấp đôi, từ 11,5% lên 24,7%.
Bên cạnh đặc tính cơ học, độ dẫn điện của vật liệu đạt 12,8 S/cm, vượt xa mức 1,7 S/cm ở mẫu than sinh học chưa xử lý. Ở dải tần từ 8,2 - 12,4 GHz, vật liệu chặn được nhiễu điện từ trung bình 36,7 dB (trong đó hấp thụ chiếm tới 30,8 dB và phản xạ chỉ chiếm 5,9 dB), bỏ xa mức 7,5 dB của phiên bản composite không phân lớp nhờ cấu trúc mạng lưới carbon buộc sóng phải đi quãng đường dài hơn bên trong lớp nhựa.
Đột phá giúp chất thải từ tre có thể ngăn chặn nhiễu điện từ trên các thiết bị điện tử.
Công trình công bố trên tạp chí Sustainable Carbon Materials cho thấy vật liệu mới mở ra hướng đi thiết thực trong việc sản xuất linh kiện bảo vệ bền bỉ cho thiết bị công nghệ. Bằng cách kết hợp khả năng che chắn điện từ và độ bền cơ học từ nguồn sinh khối tre tái tạo, thiết kế này mang đến giải pháp ứng dụng tiềm năng cho ngành công nghiệp điện tử đòi hỏi vật liệu bảo vệ bền vững.
An An (theo IE)
