나노기술 및 정책 정보

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스텔스 기술의 빠른 발전과 일상생활 속 전자 설비의 사용이 점차 증가됨에 따라 전자파 흡수(EMWA) 소재는 많은 관심을 받고 있음. 효율적인 EMWA 소재는 군사 통신위성, 방어 X 밴드 추적, 고주파 이미징 레이더, 위성 디지털 데이터 전송 등에서 널리 사용됨.

현재 부분적인 자성(磁性) 및 유전체 소재가 정밀 개선된 전자파 흡수 성능을 보유한 EMWA 샘플 제조에 폭넓게 사용되고 있음. 그러나 부분적인 자성(磁性) 소재(예를 들면 자성(磁性) 마이크로 구(球))는 EMWA 주파수 범위가 좁고, 쉽게 자연 산화되는 동시에 밀도가 높아 실제 응용이 큰 제한을 받고 있음.

실제 응용 수요를 충족시키기 위해서는 반드시 EMWA 샘플의 구체적인 특성을 분석해야 하는데 고효율, 넓은 주파수 범위, 경량 및 열악한 환경에서의 높은 안정성을 보유할 수 있는지 여부 등임.

더욱 가볍고 효율적인 EMWA 소재를 개발하기 위해서는 자성(磁性) 금속과 페라이트, 탄소 기반 소재, 2차원(2D) 전이금속 탄화물, 기타 소재 등 특정 소재를 사용하여 EMWA 재료를 제조하는 데 전념하고 있음.

그래핀과 그래핀 기반 복합재는 높은 유연성과 내부 다중반사로 인해 우수한 기계적, 광학적 및 전기적 무결성을 보여줌. 이런 소재는 전자파를 크게 흡수여 전자기 에너지를 열에너지로 전환시킴.

그 외, EMW 임피던스 매칭은 EMWA 성능을 강화시키는 또 하나의 중요한 요소임. 자성(磁性)과 유전체 소재의 적절한 조합을 통해 전자파 흡수 소재와 자유공간 간의 좋은 임피던스 매칭을 실현할 수 있음. 적절한 임피던스 매칭을 통해 EMW 에너지의 소모를 제어하여 우수한 전자파 흡수 성능을 달성할 수 있음.

최근 둥화(東華) 대학교 재료과학공학부 Bin Ding 교수 연구팀은 전기방사(防絲) 공정과 후속 소성 처리를 통해 산화그래핀(rGO)과 자성(磁性) 나노입자를 결합한 다공성 탄소나노섬유(CNFs) 복합 필름을 개발하였음. 동 복합 필름은 특수한 다공성 구조를 보유하고 있는 동시에 최종 샘플 속에 도입된 성분 때문에 효율적인 전자파 흡수 능력을 보여줌.

5.84 GHz에서 연구팀이 개발한 복합 필름의 최소 반사손실을 나타내는 RL 값은 –43.60 dB이며, 두께는 5mm 임.

연구팀이 개발한 복합소재 중의 CNF 표면 다공성 구조와 rGO 나노 시트는 다중 반사 효과를 나타내기 때문에 전자기파를 감소시키는데 유리하며, 이런 소재는 민수용 및 군수용 분야에서 광범위한 응용 잠재력을 가지고 있음.

본 연구 성과는 ‘Carbon’ ("A hybrid comprised of porous carbon nanofibers and rGO for efficient electro magnetic wave absorption") 지에 게재됨.