Жужжание, обратная связь или статические помехи являются заметными проявлениями электромагнитных помех, столкновения электромагнитных полей, генерируемых электронными устройствами. Помимо звуков, это явление также может снизить производительность устройств и привести к перегреву и неисправностям, если его не контролировать.

В то время как исследователи и технологи постепенно уменьшали эту проблему с каждым поколением устройств, их стратегия до сих пор заключалась в том, чтобы покрыть жизненно важные компоненты экранированием, которое отклоняет электромагнитные волны. Но, по мнению команды Drexel, это не является устойчивым решением.

"Поскольку количество электронных устройств будет продолжать расти, отклонение электромагнитных волн, которые они производят, на самом деле является лишь краткосрочным решением", - сказал Юрий Гогоци, доктор философии, заслуженный университет и профессор Баха в инженерном колледже, который руководил исследованием. "Чтобы действительно решить эту проблему, нам нужно разработать материалы, которые будут поглощать и рассеивать помехи. Мы считаем, что нашли именно такой материал".

В недавнем издании Клеточные отчеты Физическая наука Команда Гогоци сообщила, что сочетание MXene, двумерного материала, который они обнаружили более десяти лет назад, с проводящим элементом под названием ванадий в полимерном растворе, позволяет получить покрытие, способное поглощать электромагнитные волны.

В то время как исследователи ранее продемонстрировали, что MXenes высокоэффективны в отражении электромагнитных помех, добавление карбида ванадия в полимерную матрицу улучшает две ключевые характеристики материала, которые улучшают его экранирующие характеристики.

По словам исследователей, добавление ванадия в структуру MXene - материала, известного своей прочностью и коррозионностойкостью, который используется в стальных сплавах для космических аппаратов и ядерных реакторов, - приводит к образованию слоев Mxene в виде своего рода электрохимической сетки, которая идеально подходит для улавливания ионов. Использование СВЧ-прозрачного полимера делает материал также более проницаемым для электромагнитных волн.

Согласно исследованию, в сочетании эти свойства создают покрытие, которое может поглощать, улавливать и рассеивать энергию электромагнитных волн с эффективностью более 90%.

"Примечательно, что сочетание полиуретана, обычного полимера, используемого в обычной краске для стен, с небольшим количеством наполнителя MXene - примерно одна часть MXene на 50 частей полиуретана - может поглощать более 90% падающих электромагнитных волн, охватывающих весь диапазон радарных частот, известный как частоты X-диапазона", - сказал Мейканг. Хан, доктор философии, который участвовал в исследовании в качестве постдокторского исследователя в Drexel. "Радиоволны просто исчезают внутри композитной пленки MXene-polymer - конечно, ничто не исчезает полностью, энергия волн преобразуется в очень небольшое количество тепла, которое легко рассеивается материалом".

Тонкое покрытие материала MXene на основе ванадия - толщиной менее человеческого волоса - может сделать материал непроницаемым для любых электромагнитных волн в спектре X-диапазона, который включает микроволновое излучение и является наиболее распространенной частотой, создаваемой устройствами. Гогоци прогнозирует, что эта разработка может быть важна для приложений с высокими ставками, таких как медицинские и военные установки, когда поддержание технологических характеристик имеет решающее значение.

"Наши результаты показывают, что MXenes на основе ванадия могут сыграть ключевую роль в расширении технологий Интернета вещей и связи 5G и 6G". сказал Гогоци. "Это исследование открывает новые возможности для разработки тонких, высокопоглощающих материалов для защиты от электромагнитных помех на основе MXene".