Les chercheurs ont démontré expérimentalement, pour la première fois, une maille d’argent mécaniquement flexible qui est visiblement transparente, permet une communication optique sans fil infrarouge de haute qualité et protège efficacement les interférences électromagnétiques dans la partie bande X de la région radio micro-ondes. Les canaux de communication optiques sont importants pour le fonctionnement de nombreux appareils et sont souvent utilisés pour la télédétection et la détection.
Les appareils électroniques se trouvent maintenant dans toutes nos maisons, dans les usines et dans les établissements médicaux. Le blindage contre les interférences électromagnétiques est souvent utilisé pour empêcher le rayonnement électromagnétique de ces appareils d’interférer les uns avec les autres et d’affecter les performances de l’appareil.
Le blindage électromagnétique, qui est également utilisé dans l’armée pour cacher l’équipement et les véhicules à l’ennemi, peut également bloquer les canaux de communication optique nécessaires à la télédétection, à la détection ou au fonctionnement des appareils. Un blindage capable de bloquer les interférences mais permettant des canaux de communication optiques pourrait aider à optimiser les performances de l’appareil dans une variété d’environnements civils et militaires.
« De nombreux boucliers anti-interférences électromagnétiques transparents conventionnels ne laissent passer que les signaux lumineux visibles », a déclaré le chef de l’équipe de recherche Liu Yang de l’Université du Zhejiang en Chine. « Cependant, les longueurs d’onde visibles ne sont pas bien adaptées à la communication optique, en particulier à la communication optique en espace libre ou sans fil, en raison de l’énorme quantité de bruit de fond. »
Dans la revue Matériaux optiques Express, les chercheurs décrivent leur nouveau maillage. Ils montrent que lorsqu’il est combiné avec du silicone transparent et du polyéthylène, il peut atteindre une efficacité de blindage électromagnétique moyenne élevée de 26,2 dB dans la bande X avec une bonne transmission optique sur une large gamme de longueurs d’onde, y compris celles de l’infrarouge.
« Nous profitons de la transparence ultra large et du faible voile d’un micromesh métallique pour démontrer un blindage électromagnétique efficace, une transparence visible et une communication optique en espace libre de haute qualité », a déclaré Yang. « La mise en sandwich de la maille entre des matériaux transparents améliore la stabilité chimique et la flexibilité mécanique de la maille d’argent tout en conférant une qualité autonettoyante. Ces propriétés permettront à notre maille d’argent d’être largement appliquée à l’intérieur et à l’extérieur, même sur des surfaces corrosives et de forme libre. surfaces. »
Une maille souple et transparente
Les chercheurs ont conçu la nouvelle maille d’argent avec une structure très simple – un motif de grille carré répétitif appliqué sur un substrat en polyéthylène transparent et flexible. La structure en grille continue rend la maille d’argent très flexible en relâchant les contraintes lors de la flexion. Étant donné que la transparence de la maille d’argent est principalement déterminée par le taux d’ouverture, une mesure de la taille des trous dans la maille, elle est indépendante de la longueur d’onde de la lumière incidente.
« Un grand rapport d’ouverture, par exemple, est bénéfique pour une transparence élevée à large bande et un faible voile, mais est préjudiciable à une conductivité élevée et donc à des performances de blindage électromagnétique », a déclaré Yang. « Parce que les paramètres physiques de notre maillage peuvent être facilement optimisés en modifiant la période de grille, la largeur et l’épaisseur de la ligne, il est plus facile d’obtenir des propriétés optiques, électriques et électromagnétiques bien équilibrées par rapport à ce qui est possible avec d’autres types de films conducteurs transparents tels que comme les réseaux de nanofils d’argent, les films métalliques ultra-minces et les matériaux à base de carbone. »
Pour démontrer leur nouvelle technologie, les chercheurs ont fabriqué une maille d’argent sur un substrat en polyéthylène. Le maillage avait une période de grille d’environ 150 μm, une largeur de ligne de grille d’environ 6 μm et une épaisseur allant de 59 à 220 nm. Celui-ci a ensuite été recouvert d’une couche de polydiméthylsiloxane de 60 µm d’épaisseur. Le film résultant a montré une transmission élevée pour une large gamme de longueurs d’onde de 400 nm à 2000 nm et une résistance de feuille aussi faible que 7,12 Ω/sq, permettant une efficacité de blindage électromagnétique élevée jusqu’à 26,2 dB dans la bande X. Les chercheurs ont également montré que le film pouvait protéger les signaux de téléphonie mobile à basse fréquence.
Les chercheurs avertissent que ce travail n’est qu’un prototype de démonstration, il y a donc beaucoup de place à l’amélioration. Par exemple, l’utilisation de matériaux plus conducteurs améliorerait l’efficacité du blindage électromagnétique, et des matériaux plus transparents et moins flous pourraient améliorer non seulement la transparence visible, mais également la qualité de la communication optique en espace libre.
Ils explorent également des matériaux conducteurs transparents dans l’infrarouge moyen, qui étendraient la communication FSO à des longueurs d’onde plus longues où les interférences atmosphériques sont réduites et une meilleure qualité de communication peut être obtenue. Pour être commercialisé, il faudrait aussi que le grillage soit plus pratique à installer et moins cher.
Plus d’information:
Qiyun Lei et al, Maille d’argent transparente et flexible à large bande pour un blindage efficace contre les interférences électromagnétiques et une communication optique en espace libre de haute qualité, Matériaux optiques Express (2022). DOI : 10.1364/OME.478830