当我们欢迎无线技术进入更多的生活领域时，额外的电子忙碌正在制造一个电磁噪音的社区。
为了限制额外的交通流量，德雷塞尔大学的研究人员一直在测试以干扰阻断能力著称的二维材料。亚博网站下载
他们的最新发现发表在杂志上亚博老虎机网登录是一种新型二维材料的特殊屏蔽能力，它可以吸收电磁干扰，而不仅仅是转向回到磨损中。
这种材料被称为碳氮化钛，是一种名为MXenes的二维材料家族的一员，该家族于2011年在德雷克塞尔首次生产。亚博网站下载研究人员发现，这些材料具有许多特殊的性能，包括令人印象深刻的强度，高导电性亚博网站下载和分子过滤能力。
碳氮化钛的独特之处在于，它能比任何已知材料更有效地阻挡和吸收电磁干扰，包括目前大多数电子设备中使用的金属箔。
“这一发现打破了电磁屏蔽领域中存在的所有障碍。它不仅揭示了一种比铜效果更好的屏蔽材料，而且还显示了一种令人兴奋的、新物理学的出现，因为我们看到离散的二维材料与电磁辐射的相互作用方式与块状金属不同。”亚博网站下载Drexel工程学院的巴赫教授、杰出大学博士Yury gogogosi说，他领导的研究小组发现了这个MXene，其中还包括来自韩国科学技术学院的科学家，以及Drexel与该学院合作的学生。亚博老虎机网登录
虽然电磁干扰(工程师和技术人员称之为“EMI”)很少被技术使用者注意到，很可能是来自麦克风或扬声器的嗡嗡声，但它一直是设计它的工程师所关心的问题。
电磁干扰干扰的是其他电子元件，如天线和电路。它会降低电子性能，会降低数据交换速率，甚至会中断设备的功能。
电子设计师和工程师倾向于使用屏蔽材料来抑制和偏转设备中的电磁干扰，要么用铜笼覆盖整个电路板，要么最近用箔片屏蔽包裹单亚博网站下载个组件。但这两种策略都增加了设备的体积和重量。
gogogosi团队发现其MXene材料比铜更薄更轻，可以有效屏蔽电磁干扰。亚博网站下载他们的研究结果发表在四年前的《科学》杂志上，表明一种名为亚博老虎机网登录碳化钛的MXene具有与当时的工业标准材料同样有效的潜力，而且它可以很容易地用作涂层。亚博网站下载
这项研究很快成为该领域最具影响力的发现之一，并激励其他研究人员寻找其他材料的电磁干扰屏蔽。亚博网站下载
但是，当德雷克塞尔和KIST团队继续检查该应用的其他家庭成员时，他们发现了碳氮化钛的独特特性，使其成为更有希望的电磁干扰屏蔽应用的候选材料。
“与碳化钛相比，碳氮化钛具有非常相似的结构——除了用氮原子替换一半的碳原子之外，它们实际上是相同的——但碳氮化钛的传导性要低一个数量级。”德雷克塞尔大学材料科学与工程系的博士生Kanit Hantanasirisakul说。亚博网站下载亚博老虎机网登录“因此，我们想从根本上了解电导率和元素组成对电磁干扰屏蔽应用的影响。”
通过一系列的测试，这个小组有了一个惊人的发现。也就是说，一层碳氮化钛材料薄膜——比一根发丝的厚度要薄很多倍——实际上可以比类似厚度的铜箔(通常用于电子设备)有效地阻挡电磁干扰3-5倍。
“值得注意的是，我们最初并没有期望碳化钛mxenene比已知的所有mxenene中最导电的碳化钛更好，”Hantanasirisakul说。“我们最初认为可能是测量或计算出了问题。所以，我们一遍又一遍地重复实验，以确保我们做的每件事都是正确的，并且这些数值是可重复的。”
也许比该团队发现这种材料的屏蔽能力更重要的是他们对其工作方式的新认识。大多数电磁干扰屏蔽材料只是通过反射电磁亚博网站下载波来阻止电磁波的穿透。
虽然这对保护组件是有效的，但它不能缓解环境中电磁干扰传播的整体问题。Gogotsi的研究小组发现，碳氮化钛实际上通过吸收电磁波来阻挡电磁干扰。
“与简单地反射电磁波相比，这是一种更可持续的处理电磁污染的方式，后者仍会损害其他没有屏蔽的设备，”Hantanasirisakul说。“我们发现，层状碳氮化物MXene薄膜吸收了大部分波。这就像把垃圾踢开或捡起来一样，最终这是一个更好的解决方案。”
这也意味着，碳氮化钛可以用于单独覆盖设备内的组件，以抑制其电磁干扰，即使它们被紧密放置在一起。
苹果等公司多年来一直在尝试这种遏制策略，但成功与否取决于铜箔的厚度。随着设备设计师们努力让它们变得更小、不那么引人注目、更集成，从而使它们无处不在，这种策略很可能成为新的标准。
研究人员猜测，碳氮化钛的独特之处在于它的分层多孔结构，允许电磁干扰部分穿透材料，以及它的化学成分，可以捕获和驱散电磁干扰。当材料在形成过程的最后一步，即退火过程中被加热时，这种特性的组合就会出现在材料内部。
这是一个违反直觉的发现。电磁干扰屏蔽效果通常随电导率的增加而增加。我们知道热处理可以增加导电性，所以我们尝试用碳氮化钛看看它是否能提高它的屏蔽能力。我们发现，它只是略微提高了导电性，但大大提高了屏蔽效果，”Gogotsi说。
“这项工作激励着我们，也应该激励该领域的其他人，去研究其他MXenes的性能和应用，因为它们可能表现出更好的性能，尽管它们的导电性更低。”＂
德雷克塞尔团队一直在扩大其研究范围，并已经检测了16种不同的mxenene材料的EMI屏蔽能力——大约占其实验室生产的所有MXenes的一半。亚博网站下载它计划继续对碳氮化钛进行研究，以更好地了解其独特的电磁行为，以期预测其他材料隐藏的能力。亚博网站下载
除了Gogotsi和Hantanasirisakul, Aamir Iqbal, Faisal Shahzad, Myung-Ki Kim, Hisung Kwon, Junpyo Hong, Hyerim Kim, Daesin Kim和Chong Min Koo;韩国科学技术研究所(KIST)的研究人员对这项研究做出了贡献。亚博老虎机网登录
