Электромагнитная радиация везде – это имело место с начала вселенной. Но быстрое увеличение электроники в последние десятилетия способствовало и объему радиации, произведенной на нашей планете и ее noticeability.
«Поскольку технология развивается, и электроника становится легче, быстрее и меньшей, их электромагнитное вмешательство увеличивается существенно», сказал Бабак Аназори, доктор философии, преподаватель научного сотрудника в Институте Наноматериалов А.Дж. Дрекселя, и соавтор бумаги «Электромагнитное Ограждение Вмешательства с 2D Карбидами Металла Перехода (MXenes)», который был недавно издан в журнале Science. «Внутренний электромагнитный шум, прибывающий из различных электронных частей, может иметь серьезный эффект на повседневные устройства, такие как сотовые телефоны, планшеты и ноутбуки, приводя к сбоям и полному ухудшению устройства».Эти эффекты колеблются от временного наставника «нечеткость», странное гудение от bluetooth-устройства, к медленному в обработке скорости мобильного устройства. Ограждение против электромагнитного вмешательства, как правило, включает упаковывание внутренней части устройств с саваном или клеткой проводящего металла как медь или алюминий или покрытие металлических чернил.
И в то время как это эффективно, это также добавляет вес к устройству и считается ограничением на то, как маленький устройство может быть разработано.«В целом соответствующее ограждение может быть достигнуто при помощи густых металлов, однако, расход материалов и вес оставляют их в неблагоприятных условиях для использования в космосе и приложений телекоммуникации», сказал Аназори. «Поэтому это очень важно, чтобы достигнуть лучшей защиты с более тонкими фильмами».Их результаты предполагают, что небольшое-количество-атомы тонкий карбид титана, один приблизительно из 20 двумерных материалов в семье MXene, обнаруженной учеными Университета Дрекселя, может быть более эффективным при блокировании и содержащий электромагнитное вмешательство с дополнительным преимуществом того, чтобы быть чрезвычайно тонким и легко прикладным в покрытии только, распылив его на любую поверхность – как краска.
«С технологией, продвигающейся настолько быстро, мы ожидаем, что интеллектуальные устройства будут иметь больше возможностей и становиться меньшего размера каждый день. Это означает упаковывать больше электронных частей в одно устройство и больше устройств, окружающих нас», сказал Юрий Гогоци, доктор философии, Выдающийся преподаватель Стула Университета и Доверенного лица в Колледже Разработки и директор Института А.Дж.
Нэномэтериэлса, который предложил идею и привел это исследование. «Чтобы иметь все эти электронные компоненты, работающие, не вмешиваясь друг в друга, нам нужны щиты, которые являются тонкими, легкими и легкими относиться к устройствам различных форм и размеров. Мы полагаем, что MXenes будут следующим поколением ограждения материалов для портативной, гибкой и пригодной электроники».Исследователи проверили образцы фильмов MXene, располагающихся в толщине от просто пары микрометров (тысячный из миллиметра) до 45 микрометров, который является немного более тонким, чем человеческие волосы. Это значительно, потому что эффективность ограждения материала, мера способности материала заблокировать электромагнитную радиацию от прохождения через него, имеет тенденцию увеличиваться с его толщиной, и в целях этого исследования команда пыталась определить самое тонкое повторение материала ограждения, который мог все еще эффективно заблокировать радиацию.
То, что они нашли, – то, что самый тонкий фильм MXene конкурирует с медной и алюминиевой фольгой когда дело доходит до ограждения эффективности. И увеличивая толщину MXene к 8 микрометрам, они могли достигнуть блокировки на 99,9999 процентов радиации с частотами, покрывающими диапазон с сотовых телефонов на радары.По сравнению с другими синтетическими материалами, такими как графен или углеволокна, тонкий образец MXene выступил намного лучше. На самом деле, чтобы достигнуть коммерческих электромагнитных требований ограждения, в настоящее время используемые соединения углеродного полимера должны были бы быть больше чем один миллиметр толщиной, который добавит, что довольно мало поднимают к устройству как iPhone, который всего семь миллиметров толщиной.
Ключ к работе MXENE находится в ее высокой электрической проводимости и двумерной структуре. По словам авторов, когда электромагнитные волны вступают в контакт с MXene, некоторые немедленно отражены от его поверхности, в то время как другие проходят через поверхность, но они теряют энергию среди атомарно тонких слоев материала.
Более низкие энергетические электромагнитные волны в конечном счете отражены назад и вперед от внутренних слоев, пока они полностью не поглощены структурой.Еще один результат, который уже предвещает полноценность MXENE в защите носимых устройств, состоит в том, что ее эффективность ограждения столь же крепкая, когда это объединено с полимером, чтобы сделать сложное покрытие.
И на основе веса это даже выигрывает у чистой меди.«Это открытие значительное, так как несколько коммерческих требований для электромагнитного продукта щита вмешательства укоренены в единственном материале», сказал Гоготси. «MXene показывает многие из этих особенностей, включая высокую эффективность ограждения, низкую плотность, маленькую толщину, высокую гибкость и простую обработку. Таким образом, это – превосходный кандидат на использование в многочисленных заявлениях».Этот технический прогресс следовал из фундаментального исследования свойств MXene, которое финансировалось Национальным научным фондом.
Следующий шаг для исследовательской группы должен будет найти поддержку более широкого исследования другого MXenes, выбирая лучший материал ограждения и тестирование его в устройствах.