最近、中国科学院深圳先進技術研究所の孫栄氏ら研究者は、軽量な銀／還元グラフェン酸化物被覆炭化メラミン（CMF/rGO/Ag）フォーム材料を製造するための簡便な一段階熱処理法を提案した。この炭化複合メラミンフォーム材料は、優れた機械的特性と優れた電磁波遮蔽効果（EMI SE）を示した。
5G通信とスマートフォンの普及により、電磁干渉の問題は悪化している。
深刻な電磁干渉は、データの損失、システム障害を引き起こし、さらには人体の健康を危険にさらす可能性があります。
超低密度かつ優れた機械的柔軟性を備えた高性能電磁干渉遮蔽材料の開発は、有害な電磁波汚染や放射線を抑制する効果的な方法です。
従来の金属材料では、導電性の向上が常に高性能シールド材料を実現するための主な戦略でした。
さらに、グラフェン、カーボンナノチューブ、MXene などの新しいナノ材料も、高い EMI シールド性能を持つことが報告されています。
ナノ材料は製造プロセスが非常に柔軟であるため、EMIシールド用のフォームまたはフィルム状に加工されます。フォーム状のナノ材料と比較して、高密度フィルムはより高い導電性を示します。
高い導電性により、入射する電磁波を強く反射して高い EMI SE を直接生成できます。
たとえば、導電性の高い金属の電磁波反射係数は通常 90% を超えており、入射する電磁波の 90% が自由空間に反射されることを意味します。
反射された電磁波は深刻な二次電磁放射汚染を引き起こす可能性があり、電磁波反射係数が低い高性能EMIシールド材料の開発は依然として課題となっています。
フォーム型シールド材は多孔質構造で構成されており、軽量で優れた機械的圧縮性、そして調整可能なEMIシールド性能を備えているため、従来の硬質金属シールド材の代替として大きな可能性を秘めています。
特に、多孔質構造を有する発泡型シールド材は、入射電磁波に対して明確な多重反射を起こすため、電磁波を吸収・減衰させることができます。この多孔質構造により、MXeneによる電磁波吸収が向上することが報告されています。
多孔質構造は固体材料と比較して、電磁波インピーダンス整合能力に優れており、入射電磁波をシールドフォームの内部構造に浸透させることができます。したがって、低反射係数と高吸収係数を備えたEMIシールド材料は、良好なインピーダンス整合（低反射）と高い多重反射率を有する必要があります。例えば、層状構造、多層構造、等方性構造が開発されており、高いEMI SEと吸収係数を実現しています。一般的に、複雑な構造や多部品構造は、多段階の加工を必要とすることが多く、機械的な柔軟性に欠けます。
銀メッキポリイミドフォームは物理噴霧法で作製され、密度は23kg/m3であった。銀メッキメラミンフォームは化学蒸着法で作製された。作製された銀メッキメラミンフォームは、90dBの高いEMI SEと63.5wt%の銀含有量を有する。さらに、銅/ニッケルコーティングポリメタクリルイミドハイブリッドフォームと、金ナノ粒子コーティングポリマーベースナノファイバーを用いた電磁干渉シールド無電解メッキ法も提案されている。
しかし、電気めっき、無電解めっき、物理噴霧法で製造された金属発泡シールド材は、剛性金属と柔軟なフレーム間の界面の不整合により、機械的特性が低いという問題を抱えています。金属粒子と柔軟なフォーム骨格との接合を強化し、優れた機械的特性を持つ金属発泡シールド材を実現するには、依然として多くの課題が残されています。
本研究では、優れた機械的特性と優れた電磁波遮蔽効果（EMI SE）を有する軽量銀/還元グラフェン酸化物コーティング炭化メラミン（CMF/rGO/Ag）複合フォーム材料を、シンプルなワンステップ熱処理戦略を用いて作製することを提案した。複合フレームワークと銀との界面強化により、CMF/rGO/Agフォームは1000回の荷重・除荷圧縮試験サイクル後も優れた構造安定性を示した。さらに、フォームのEMI SEは、密度わずか50.6 mg cm² g-16、銀含有量2 vol%という極めて低い値で1 dBに達した。
興味深いことに、多孔質骨格と複数の界面の連携により、CMF/rGO/Agフォームは極めて高い吸収係数（0.5以上）を実現しました。CMF/rGO/Agフォームの高吸収係数シールド機構は、有限要素解析（FEA）によってさらに詳しく解明されました。CMF/rGO/Agフォームの優れた近傍場EMIシールド性能は、低密度で高強度のCMF/rGO/Agフォームが、電子パッケージング用のEMIシールド材料として大きな利点と幅広い応用可能性を有することを示しています。