グラフェンエポキシ系複合材料を用いた超高周波領域での効率的な電磁波吸収体の開発

Graphene Epoxy-Based Composites as Efficient Electromagnetic Absorbers in the Extremely High-Frequency Band.

• Zahra Barani
• Fariborz Kargar
• Konrad Godziszewski
• Adil Rehman
• Yevhen Yashchyshyn
• Sergey Rumyantsev
• Grzegorz Cywiński
• Wojciech Knap
• Alexander A Balandin

抄録

グラフェン充填材を用いたエポキシ系接着剤組成物の合成と、準光学的自由空間法による超高周波帯(220-325GHz)における電磁波遮蔽効率の試験について報告する。硬化性接着剤組成物は、横方向寸法が数μmの単層と数層のグラフェン層の混合物を用いたスケーラブルな手法で作製した。ϕ = 1 wt% のグラフェンのみを使用した複合材料では 300 GHz の周波数で 1%未満となります。低グラフェン負荷の複合材料における主な遮蔽機構は吸収である。厚さ1 mm、グラフェン含有量8 wt%の複合材料は、環境へのエネルギー反射を無視して、サブテラヘルツのEHF周波数帯で70 dBの優れた電磁波シールドを提供する。開発したグラフェンフィラーを用いた軽量接着剤組成物は、高周波無線中継器、マイクロ波リモートセンサー、ミリ波スキャナー、無線ローカルエリアネットワークなどの電磁波吸収体として使用することができます。

We report on the synthesis of the epoxy-based composites with graphene fillers and test their electromagnetic shielding efficiency by the quasi-optic free-space method in the extremely high-frequency (EHF) band (220-325 GHz). The curing adhesive composites were produced by a scalable technique with a mixture of single-layer and few-layer graphene layers of few-micrometer lateral dimensions. It was found that the electromagnetic transmission, , is low even at small concentrations of graphene fillers: <1% at a frequency of 300 GHz for a composite with only ϕ = 1 wt% graphene. The main shielding mechanism in composites with the low graphene loading is absorption. The composites of 1 mm in thickness and a graphene loading of 8 wt% provide an excellent electromagnetic shielding of 70 dB in the sub-terahertz EHF frequency band with negligible energy reflection to the environment. The developed lightweight adhesive composites with graphene fillers can be used as electromagnetic absorbers in the high-frequency microwave radio relays, microwave remote sensors, millimeter wave scanners, and wireless local area networks.