한 연구 과학 보고서 FeNi로 구성된 나노복합체의 합성과 특성을 조사했습니다.₃-사랑2영형₄-SiO2 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 결합된 나노입자. 이 연구는 마이크로파 기술 응용 분야를 위한 경량, 고성능 재료 개발을 목표로 복합재의 전자파 간섭(EMI) 차폐 특성을 평가하는 데 중점을 두었습니다.
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배경
전자 시스템에서 EMI의 확산이 증가함에 따라 효율성, 가벼운 무게 및 다기능성을 결합한 재료에 대한 필요성이 생겼습니다. 일부 상황에서는 효과적이지만 기존 차폐 재료는 유연성과 다양성이 부족한 경우가 많습니다. 최근 나노기술의 발전으로 FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2와 같은 자성 세라믹 소재와 MWCNT와 같은 전도성 탄소 기반 부품의 결합이 가능해졌습니다.
FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2는 자기적 특성으로 인해 강한 전자파 흡수 특성을 가지며, MWCNT는 전기 전도성과 구조적 안정성을 향상시킵니다. 본 연구의 목적은 EMI 차폐 성능이 향상된 복합재를 만들기 위해 이러한 재료의 결합된 특성을 최적화하는 것입니다.
방법
FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2 나노입자는 공침공정을 이용하여 합성되었다. 황산니켈과 황산철을 용해시키고 자기 교반하에 혼합하고 균일성을 위해 환류시켰다. 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 10으로 조정하여 침전을 촉진시켰다. 히드라진 수화물은 환원제로 사용되었으며, 실리카 형성을 촉진하기 위해 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)가 사용되었습니다. 침전물을 세척하고 50°C에서 건조시켰다.
합성된 나노입자를 MWCNT와 결합하여 나노복합체를 형성하였다. X선 회절(XRD), 전계 방출 주사 전자 현미경(FESEM) 및 투과 전자 현미경(TEM)을 사용하여 구조적 및 형태학적 특성을 분석했습니다. 라만 분광법으로 MWCNT의 존재를 확인했습니다. EMI 차폐 효과는 X 및 Ku 주파수 대역에서 측정되었습니다.
결과 및 토론
FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2 나노입자는 평균 직경 10nm의 구형 형태를 나타냈다. FESEM 이미지는 나노입자가 MWCNT 측벽에 부착되어 나노튜브 표면을 따라 클러스터를 형성한다는 것을 보여주었습니다. 라만 분광법은 MWCNT의 전기적 특성을 나타내는 특징적인 D 및 G 밴드를 식별했습니다.
MWCNT를 첨가하면 복합재의 전기 전도도가 크게 증가했습니다. 이러한 개선으로 EMI 차폐의 핵심 매개변수인 AC 전도 및 유전 탄젠트 손실이 개선되었습니다. 나노복합체는 3.5mm 두께에서 25.29dB의 차폐효과를 보여 전자파의 효과적인 감쇠를 나타냈다. 차폐 메커니즘은 흡수와 반사를 모두 포함하며 복합재의 자기 및 전도성 특성에 의해 뒷받침됩니다.
FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2의 강자성 특성은 파동 흡수에 기여한 반면 MWCNT는 표면 및 계면 분극을 개선했습니다. 이러한 결합된 효과는 전반적인 차폐 성능을 향상시켜 마이크로파 기술과 같이 효과적인 EMI 완화가 필요한 환경에서 사용하기에 적합한 재료를 만듭니다.
결론
본 연구에서는 EMI 차폐 효과가 25.29dB인 FeNi₃-NiFe2O₄-SiO2 나노복합체를 성공적으로 합성하고 특성화했습니다. 재료의 특성은 자성-세라믹 나노입자와 전도성 MWCNT 사이의 시너지 상호작용으로 인해 발생합니다. 이 복합재는 가볍고 기능적이며 전자파 감쇠에 효과적이므로 전자 및 통신 분야의 기술 응용 분야에 적합합니다. 향후 연구에서는 합성 공정을 최적화하고 고급 전자 시스템에서 재료의 적용 가능성을 넓힐 수 있습니다.
저널 참고자료
Dehghani-Dashtabi, M., Hekmatara, H. (2025). 탄소나노튜브로 장식된 자성/세라믹 나노입자의 구조적, 전기적, EMI 차폐 특성. 과학 보고서. DOI: 10.1038/s41598-025-85378-4, https://www.nature.com/articles/s41598-025-85378-4
