Los investigadores han demostrado experimentalmente, por primera vez, una malla de plata mecánicamente flexible que es visiblemente transparente, permite la comunicación óptica inalámbrica infrarroja de alta calidad y protege de manera eficiente la interferencia electromagnética en la parte de la banda X de la región de radio de microondas. Los canales de comunicación óptica son importantes para el funcionamiento de muchos dispositivos y, a menudo, se utilizan para la detección y detección remotas.
Los dispositivos electrónicos ahora se encuentran en todos nuestros hogares, en los pisos de las fábricas y en las instalaciones médicas. El blindaje contra interferencias electromagnéticas a menudo se usa para evitar que la radiación electromagnética de estos dispositivos interfiera entre sí y afecte el rendimiento del dispositivo.
El blindaje electromagnético, que también se usa en las fuerzas armadas para mantener los equipos y los vehículos ocultos del enemigo, también puede bloquear los canales de comunicación ópticos necesarios para la detección, detección u operación remota de los dispositivos. Un escudo que pueda bloquear la interferencia pero permitir canales de comunicación ópticos podría ayudar a optimizar el rendimiento del dispositivo en una variedad de entornos civiles y militares.
« Muchos escudos de interferencia electromagnética transparentes convencionales solo permiten el paso de señales de luz visible », dijo el líder del equipo de investigación, Liu Yang, de la Universidad de Zhejiang en China. « Sin embargo, las longitudes de onda visibles no son adecuadas para la comunicación óptica, especialmente la comunicación óptica en el espacio libre, o inalámbrica, debido a la gran cantidad de ruido de fondo ».
En la revista Optical Materials Express, los investigadores describen su nueva malla. Muestran que cuando se combina con silicona transparente y polietileno, puede lograr una efectividad de protección electromagnética promedio alta de 26,2 dB en la banda X con buena transmitancia óptica en una amplia gama de longitudes de onda, incluidas las del infrarrojo.
« Aprovechamos la transparencia ultraamplia y la baja neblina de una micromalla metálica para demostrar un blindaje electromagnético eficiente, transparencia visible y comunicación óptica de espacio libre de alta calidad », dijo Yang. « Al intercalar la malla entre materiales transparentes, se mejora la estabilidad química y la flexibilidad mecánica de la malla plateada al mismo tiempo que se imparte una calidad de autolimpieza. Estas propiedades permitirán que nuestra malla plateada se aplique ampliamente tanto en interiores como en exteriores, incluso en superficies corrosivas y de forma libre. superficies ».
Una malla flexible y transparente
Los investigadores diseñaron la nueva malla plateada con una estructura muy simple : un patrón de cuadrícula cuadrado repetido aplicado a un sustrato de polietileno transparente y flexible. La estructura de rejilla continua hace que la malla plateada sea muy flexible al liberar la tensión durante la flexión. Debido a que la transparencia de la malla plateada está determinada principalmente por la relación de apertura, una medida del tamaño de los agujeros en la malla, es independiente de la longitud de onda de la luz incidente.
« Una gran relación de apertura, por ejemplo, es beneficiosa para una alta transparencia de banda ancha y poca neblina, pero es perjudicial para la alta conductividad y, por lo tanto, para el rendimiento del blindaje electromagnético », dijo Yang. « Debido a que los parámetros físicos de nuestra malla se pueden optimizar fácilmente cambiando el período de la cuadrícula, el ancho y el grosor de la línea, es más fácil lograr propiedades ópticas, eléctricas y electromagnéticas bien equilibradas en comparación con lo que es posible con otros tipos de películas conductoras transparentes como como redes de nanocables de plata, películas metálicas ultrafinas y materiales a base de carbono ».
Para demostrar su nueva tecnología, los investigadores fabricaron una malla plateada sobre un sustrato de polietileno. La malla tenía un período de cuadrícula de aproximadamente 150 μm, un ancho de línea de cuadrícula de aproximadamente 6 μm y un espesor que oscilaba entre 59 y 220 nm. A continuación, se cubrió con una capa de polidimetilsiloxano de 60 μm de espesor. La película resultante mostró una alta transmisión para un amplio rango de longitudes de onda de 400 nm a 2000 nm y una resistencia de lámina tan baja como 7,12 Ω/sq, lo que permitió una alta efectividad de protección electromagnética de hasta 26,2 dB en la banda X. Los investigadores también demostraron que la película podría proteger las señales de los teléfonos móviles de baja frecuencia.
Los investigadores advierten que este trabajo es solo una demostración de prototipo, por lo que hay mucho margen de mejora. Por ejemplo, el uso de materiales más conductores mejoraría la efectividad del blindaje electromagnético, y los materiales que son más transparentes y tienen una menor turbidez podrían mejorar no solo la transparencia visible sino también la calidad de la comunicación óptica en el espacio libre.
También están explorando materiales conductores transparentes del infrarrojo medio, que extenderían la comunicación FSO a longitudes de onda más largas donde se reduce la interferencia atmosférica y se puede lograr una mayor calidad de comunicación. Para la comercialización, la malla también tendría que ser más práctica de instalar y menos costosa.