С помощью куриных яиц ученые создали прозрачную пленку, экранирующую электромагнитное излучение
Гибкие и дешевые пленки 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 особенно актуальна в военной и экономической сфере. Сейчас большинство экранирующих пленок представляют собой металлическую фольгу или толстою сетку, которыми нельзя покрыть дисплей аппаратуры или окна.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирского федерального университета и Сибирского госуниверситета им. М.Ф. Решетнева разработали прозрачные проводящие пленки на основе меди и никеля для высокоэффективного прозрачного экранирующего покрытия.
Они более доступны и эффективны, чем альтернативные прозрачные проводящие покрытия. При этом пленки остаются прозрачными более чем на 80% и обладают высокой гибкостью.
Для получения материала ученые использовали куриные яйца. Белок яйца наносился тонким слоем на полимерные подложки. Высыхая, он образовывал растрескавшуюся структуру, которая становилась шаблоном для создания пленок.
Сверху на самоорганизованный шаблон напылялось серебро — тонкая затравка для гальванического осаждения меди и никеля. Результаты показали, что благодаря покрытию из меди ученым удалось сделать пленки 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 счет образования трещин.
Наша технология построена на таком же принципе. В качестве материала для шаблона мы взяли яичный белок. Одни из главных плюсов такой методики — простота и экологичность.
Это абсолютно «зеленая» 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.
Еще одним плюсом технологии является гибкость полученных материалов. Благодаря гальваническому металлу на пленках, 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 пленки можно сложить как оригами, чтобы придать пленке 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 замерзших 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.», — отметил Антон Воронин.
Ранее в Красноярском научном центре СО РАН на основе подобных пленок 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 ученых кандидатов наук.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Science.