ПВХ на основе графена

Индустрия компаундирования и приготовления смесей играет ключевую роль в мире завтрашнего дня, так как эти сырьевые материалы поставляются в стратегические отрасли промышленности, такие как кабельная, автомобильная и строительная. Кроме того, это также ответ на многие проблемы, возникающие с развитием технологий и появлением новых узких мест.

Источники электромагнитных помех искусственного и природного происхождения могут вызвать временные нарушения, потери данных и выход из строя электронных устройств, оборудования и систем. Эти проблемы являются критичными для авиационно-космической, оборонной, медицинской и автомобильной отраслей. На самом деле, электромагнитные помехи в огромной степени выросли из-за стремительного увеличения плотности размещения электронных устройств, что может привести к ухудшению их работы и эксплуатационных характеристик расположенных поблизости систем.

Миниатюризация ещё больше усугубила проблему электромагнитных помех, поскольку взаимные помехи между компонентами (например, перекрёстные помехи между соседними кабелями) могут вызывать микроскопические эффекты интерференции. Это привело к необходимости разработки соответствующих мер противодействия для подавления (или устранения) эффектов электромагнитных помех. Современные решения, разработанные для экранирования кабелей, могут включать прочную и плотную оплётку или наложение с высокой степенью перекрытия дорогостоящей фольги на металлической основе (выполненной из алюминия или меди), которая может быть модифицирована с помощью дополнительной обработки за счёт лужения, никелирования или даже гальванизации серебром, в результате чего получается более дорогостоящая конечная система. Материалы этого типа на сегодняшний день являются наиболее распространёнными материалами для экранирования от электромагнитных помех благодаря их высокой электропроводности. Однако при этом было выявлено много недостатков, таких как высокая отражательная способность, склонность к коррозии, избыточный вес, высокий углеродный след и экономически неоправданная обработка (энергоёмкая и затратная по времени).

В то же время, все знакомы с коммерчески доступным электропроводящим сшитым полиэтиленом на основе углерода, который используется для обеспечения однородности электрического поля кабелей высокого напряжения переменного или постоянного тока, но который не подходит для использования в целях экранирования от электромагнитных помех, если только не предполагать использование непрактичной кабельной оболочки большой толщины (3 мм или более).

В связи с этим компаунды на основе графена привлекают исключительно большое внимание благодаря уникальному сочетанию электрических, тепловых, диэлектрических, магнитных и/или механических свойств, подходящих для эффективного экранирования от электромагнитных помех.

Материалы на основе многослойных графеновых листов вызвали интерес благодаря их уникальным свойствам. Недавно компании Graphenest (Португалия) и Delta Tecnic Barcelona (Испания) объединилась, для того чтобы использовать многообещающие свойства этих углеродных листов при совместной разработке композиций на основе графена для применения в качестве электрических компонентов и, в частности, для экранирования от электромагнитных излучений. Использование графена с большим коэффициентом формы и высокой проводимостью обеспечивает отличную эффективность экранирования от электромагнитных помех в широком диапазоне частот, особенно на высоких и очень высоких частотах, что важно для установления связи нового поколения 5G и 6G.

Эти материалы открывают беспрецедентную возможность более быстрого производства экранированных кабелей энергетического назначения и передачи данных, поскольку частичная (или полная) замена металлической оплётки (например, степень покрытия оплёткой может быть менее 50%) ускоряет производство, по меньшей мере, в 40 раз (для справки: экструдирование со скоростью 200 м/мин вместо наложения оплётки со скоростью 5 м/мин), обеспечивая при этом значительную экономию производственных затрат.