Synthese von Material, das elektromagnetische Wellen im 6G-Band absorbiert

Einem Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Youn-kyoung Baek und Dr. Jung-goo Lee gelang die Entwicklung der weltweit ersten Technologie zur fortlaufenden Herstellung von Epsilon-Eisenoxid, das Millimeterwellen mit einer hohen Koerzitivkraft absorbieren kann, die der von Neodym (Nd)-Magneten entspricht . Die Forscher stammen von der Abteilung für magnetische Materialien in der Abteilung für Pulvermaterialien am Korea Institute of Materials Science (KIMS), einem Forschungsinstitut des Ministeriums für Wissenschaft und IKT.

Eisenoxidmaterial mit einer hochkoerzitiven Epsilon-Kristallphase ist fast das einzige magnetische Material, das ultrahohe Frequenzen absorbiert, was ein potenzielles 6G-Frequenzband ist. Bisher wurde es nur in Nanopartikeln von 50 Nanometern oder weniger gebildet. Forschern in Japan gelang es, reines Epsilon-Eisenoxid durch ein Nassverfahren vom Batch-Typ herzustellen, aber dies beinhaltet ein zeitaufwändiges mehrstufiges Verfahren, was zu einer geringen Ausbeute führt.

Das KIMS-Forschungsteam übernahm das Aerosolverfahren, um das Problem der geringen Ausbeute zu lösen, und es gelang ihm, ein Verbundpulver herzustellen, in dem Epsilon-Eisenoxid-Nanopartikel in Silikapartikel eingebettet sind, indem Vorläuferlösungen in einer Heißkammer sprühgetrocknet wurden.

Wenn die Lösung des Vorläufermaterials kontinuierlich eingespritzt wird und die Tröpfchen sofort getrocknet werden, wird der Eisenvorläufer in den Silica-Xerogel-Partikeln eingeschlossen und kann während der Wärmebehandlung nur begrenzt wachsen. Epsilon-Eisenoxid-Nanopartikel konnten kontinuierlich durch einen mikrometergroßen Pulverherstellungsprozess hergestellt werden, was von Bedeutung ist, da es die Möglichkeit der Kommerzialisierung von Millimeterwellen absorbierenden Materialien zeigte.

Während herkömmliche Metalle, die elektromagnetische Wellen absorbieren, ein reduziertes Absorptionsvermögen in Hochfrequenzbändern oder Einschränkungen bei der Steuerung von Frequenzbändern aufweisen, hat Epsilon-Eisenoxid aufgrund seines Absorptionsvermögens im Ultrahochfrequenzbereich (30 –200 GHz)-Band.

Die kontinuierliche Herstellungstechnologie von Epsilon-Eisenoxid mit Millimeterwellen-Absorptionsfähigkeit kann für drahtlose 5G/6G-Millimeterwellen-Kommunikation, Radarsensoren für fahrerlose Autos, Stealth- und Low-Orbit-Satellitenkommunikationskomponenten verwendet werden. Da es sich um ein magnetisches Material mit hoher Koerzitivkraft handelt, kann es außerdem für Elektromotorteile für die Mobilität der Zukunft verwendet werden.

Derzeit produziert kein Unternehmen kommerziell Produkte mit aufgebrachten magnetischen Materialien, die mm-Wellen absorbieren können. Nur zwei oder drei Unternehmen in den USA, Japan und Deutschland produzieren 5G-Band absorbierende und abschirmende Materialien. Die von den Forschern des KIMS entwickelte Technologie soll in Zukunft lokalisiert und auf den globalen Markt exportiert werden.

Der Hauptforscher Dr. Youn-kyoung Baek sagte: „Das Epsilon-Eisenoxid kann ultrahohe Frequenzen in einem breiten Band (30 bis 200 GHz) selektiv absorbieren. Die Bedeutung der Studie besteht darin, dass sie das erste kontinuierliche Herstellungsverfahren für Epsilon-Eisen entwickelt hat Es wird erwartet, dass die Technologie die Kommerzialisierung von drahtlosen Kommunikationsgeräten mit Millimeterwellen, selbstfahrenden Autoradaren und Absorbertechnologie für die Weltraumsatellitenkommunikation in der Zukunft beschleunigen wird.“

Die Forschung wurde als Projekt zur Entwicklung magnetischer Verbundmaterialien mit abstimmbaren magnetischen Leistungen durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Forschung in vorgestellt Chemische Kommunikation.

Derzeit diskutiert das Forschungsteam mit vielen Unternehmen den Technologietransfer für die Massenproduktion von Eisenoxid-absorbierenden Materialien und führt eine Folgestudie zur Verbesserung der Wellenabsorptionskapazität bis in den Terahertz-Bereich durch.