MXene复合材料可以通过吸收电磁干扰来消除电磁干扰

德雷克塞尔大学工程学院的材料科学研究人员最近的一项发现，有朝一日可能会阻止电子设备和组件在彼此距离太近时陷入困境。他们使用一种称为MXene的二维材料开发的特殊涂层已被证明能够吸收和放电作为问题根源的电磁场。

嗡嗡声，反馈或静电是电磁干扰的明显表现，电磁干扰是电子设备产生的电磁场的碰撞。除了声音之外，这种现象还会降低设备的性能，如果不加以控制，还会导致过热和故障。

虽然研究人员和技术人员已经逐步减少了每一代设备的这个问题，但到目前为止，他们的策略是用屏蔽电磁波来包裹重要组件。但根据Drexel团队的说法，这不是一个可持续的解决方案。

“由于电子设备的数量将继续增长，偏转它们产生的电磁波实际上只是一个短期解决方案，”杰出大学和工程学院巴赫教授YuryGogotsi博士说。“为了真正解决这个问题，我们需要开发能够吸收和消散干扰的材料。我们相信我们已经找到了这样的材料。

在最近一期的《细胞报告物理科学》中，Gogotsi的团队报告说，将他们十多年前发现的二维材料MXene与聚合物溶液中称为钒的导电元素相结合，可以产生一种可以吸收电磁波的涂层。

虽然研究人员之前已经证明，MXenes通过反射电磁干扰可以非常有效地抵御电磁干扰，但在聚合物基体中添加碳化钒可以增强材料的两个关键特性，从而改善其屏蔽性能。

根据研究人员的说法，在MXene结构中添加钒-一种以其耐用性和耐腐蚀性而闻名的材料，用于太空飞行器和核反应堆的钢合金-导致Mxene层形成某种电化学网格，非常适合捕获离子。采用微波透明聚合物，使材料对电磁波也更具渗透性。

根据这项研究，这些特性结合起来，产生了一种涂层，可以吸收，捕获和消散电磁波的能量，效率超过90%。

“值得注意的是，将聚氨酯(一种用于普通墙面涂料的常用聚合物)与少量的MXene填料(约50份聚氨酯中的一份MXene)相结合，可以吸收覆盖整个雷达频率带(称为X波段频率)的90%以上的入射电磁波，”作为Drexel博士后研究员参与这项研究的MeikangHan博士说。“无线电波只是在MXene聚合物复合膜内消失-当然，没有什么完全消失，波的能量转化为非常少量的热量，很容易被材料消散。

钒基MXene材料的薄涂层-小于人类头发的宽度-可以使材料不受X波段频谱中的任何电磁波的影响，其中包括微波辐射，并且是设备产生的最常见频率。Gogotsi预测，当保持技术性能至关重要时，这种发展对于医疗和军事环境等高风险应用可能很重要。

“我们的研究结果表明，基于钒的MXenes可以在物联网技术以及5G和6G通信的扩展中发挥关键作用。戈戈齐说。“这项研究为开发薄型、高吸水性、基于MXene的电磁干扰保护材料提供了新的指导。