Faraday stoffer? MXene-belagt stof kan indeholde elektronisk interferens i bærbare enheder

Forskere ved Drexel University's College of Engineering har rapporteret, at stof belagt med en ledende, todimensionelt materiale kaldet MXene, er yderst effektiv til at blokere elektromagnetiske bølger og potentielt skadelig stråling. Opdagelsen er en nøgleudvikling for bestræbelserne på at flette teknologiske muligheder ind i tøj og tilbehør.

Materialer, der blokerer elektromagnetiske bølger, havde et kommercielt øjeblik for en håndfuld år siden, da frygten for, at højteknologiske tyve kunne scanne eller kopiere kreditkort, pas eller hack i bærbare computere og kontaktløse bilnøgler fik folk til at putte dem i særlige tegnebøger, tasker og beskyttede lommer. Mens rapportering tyder på, at denne frygt var overdrevet, efterspørgslen efter denne slags tekstiler vil sandsynligvis vokse, efterhånden som flere producenter inkorporerer sansnings- og kommunikationsteknologier i stoffer.

De kunne også indsættes i nationale forsvarsorganisationer for at beskytte enheder mod sporing og hacking og for at beskytte folk mod stærk mikrobølgestråling - den slags, der kunne være blevet brugt mod amerikanske og canadiske diplomater ifølge nylige rapporter.

"Bærbare enheder vil have brug for afskærmning fra den elektromagnetiske interferens (EMI), der regelmæssigt produceres af mobile enheder, og at afskærmning skal integreres som en del af tøjet, " sagde Yury Gogotsi, Ph.D., Distinguished University og Bach professor ved Drexel, der ledede forskning, der for nylig blev offentliggjort i det materialevidenskabelige tidsskrift KULSTOF . "Vi har i nogen tid vidst, at MXene har evnen til at blokere elektromagnetisk interferens bedre end andre materialer, men denne opdagelse viser, at den effektivt kan klæbe til stoffer og bevare sine unikke afskærmningsegenskaber."

Interferensen kommer fra resterende elektromagnetiske felter produceret af elektroniske enheder. Brugere bemærker det som et buzz, en langsommere eller midlertidig standsning af en enheds funktion. Det er en kortvarig besvær, men disse øjeblikke bliver hyppigere med udvidet brug af mobile enheder og tilsluttet teknologi – inklusive wearables.

Forbedring af designet af disse enheder, ifølge Gogotsi, indebærer brug af et afskærmningsmateriale til at indeholde elektromagnetiske felter genereret af enheden, samt beskytte den mod interferens fra andre enheder. Gogotsis hold, som først producerede og studerede de ledende todimensionelle MXene-materialer for næsten et årti siden, har testet MXene belægninger til denne rolle, med lovende resultater.

"MXener er velegnede til brug som afskærmning, fordi de stabilt kan fremstilles som spraybelægning, et blæk eller en maling, så de kan påføres tekstiler uden at tilføre meget vægt eller optage mere plads, " sagde Gogotsi. "Vi har også opdaget, at MXene-afskærmning kan absorbere og reflektere elektromagnetiske bølger, så det ikke beskytter de bærbare enheder og elektroniske gadgets, men også beskytte mennesker mod stærke elektromagnetiske felter."

Forskernes seneste fund viser, at dip-coating af almindeligt bomulds- eller hørstof i en MXene-opløsning vil gøre det til et lige så formidabelt afskærmningsmateriale - blokerer EMI med mere end 99,9 % effektivitet.

MXene-flager suspenderet i opløsning klæber naturligt til fibrene i konventionelle bomulds- og hørstoffer på grund af deres elektriske ladning. Dette giver en grundig og holdbar belægning, uden behov for for- eller efterbehandlingsprocesser for at producere de fleste kommercielle ledende garner og stoffer.

Som en del af undersøgelsen de MXene-coatede stoffer blev testet efter at have været opbevaret under normale forhold i to år, og de viste kun et lille fald i afskærmningseffektiviteten - omkring 10%.

"Dette arbejde giver et meget forbedret alternativ til nuværende EMI-afskærmende tekstiler, " sagde Simge Uzun, en ph.d.-studerende i Gogotsis forskningsgruppe, der udførte denne forskning som en del af hendes ph.d. program. "Ikke kun overgår MXene-belagte stoffer ydeevnen af ​​kommercielle metalbelagte stoffer, men de kan fremstilles bæredygtigt ved at belægge i vandig opløsning uden ekstra forarbejdning eller kemiske tilsætningsstoffer."