新的法拉第笼可以开关

这些笼子由一种名为MXene的新型材料制成,可以根据需要阻挡和释放信号

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新的法拉第笼可以开关

无线电波与MXene薄膜相互作用。

古崇民

一项新的研究发现,先进的新型法拉第笼(可以阻挡无线信号的金属网外壳)也可以开关,以实现可逆的噪声保护。

此外,研究人员说,通过类似喷涂的技术,这些新屏蔽可以很容易地制造出来,这可以帮助它们在电子产品中找到用途。

类似于百叶窗调节进入房间的可见光的方式,工程师们想要动态控制无线通信中使用的电磁波。这种能力可以让设备在需要时接收和发送信号,但也可以保护它们免受攻击电磁干扰,如静及干扰,帮助他们避免被监视


然而,当涉及到比涂层中使用的材料长得多的电磁波长时,开发可以调节屏蔽电磁干扰的薄膜是具有挑战性的,例如,频率以千兆赫兹为单位的微波。能屏蔽电磁干扰的涂层通常只提供静电保护。

此前,研究人员提出了可以机械压缩或解压的泡沫,以动态控制微波的反射或吸收。然而,这些泡沫只有几毫米厚,阻碍了它们在微芯片上的潜在应用。

现在,利用十多年前发现的只有几个原子厚度的材料,科学家们已经制造出了不到一微米厚的盾牌,可以以一种电子切换的方式阻挡微波。

“这是电磁干扰屏蔽的动态电调制的第一次演示,”该研究的资深作者说尤里·Gogotsi他是费城德雷塞尔大学的材料科学家。

在这项新研究中,研究人员研究了二维材料MXenes它们是由地球表面丰富的物质组成的。先前的研究发现,MXenes可以在广泛的应用中使用,例如能量储存可印刷电子产品喷涂天线柔性透明电极水净化太空漫游车润滑发光量子点,亚博排列五投注网站.Gogotsi说:“已经报道了50多种,可能的成分有100多种。”

MXenes每个都有一个像三明治一样的结构。中间层由导电金属原子和碳、氮或碳、氮组成。中间层的两侧是氧化层。

目前防止电磁干扰的屏蔽材料是由能反射电磁波的高导电材料制成的。这些材料包括金属和石墨烯等碳材料。然而,改变金属的导电性通常是不可能的,石墨烯的导电性在失去屏蔽能力之前只能通过化学手段进行一定程度的修改。

mxene是高导电性的最近的工作发现它们可以比金属和石墨烯更好地屏蔽电磁波。研究人员现在表明,当他们将MXenes与电解质溶液结合时,他们可以暂时使这些组合对电磁辐射透明。

用于研究的MXene薄膜的横截面。薄膜的厚度大约是人类头发的1/50到1/100。德雷塞尔

电场可以使离子在每层薄膜内流动,从而扩大或压缩层与层之间的空间。这反过来可以调整其导电性和屏蔽性能。

Gogotsi说:“通过施加小的电位,MXenes的性质可以被调制,类似于半导体的性质。2011

在实验中,通过施加小于1伏的电压,科学家们发现他们可以快速且可逆地切换这些薄膜对x波段(8.2到12.4千兆赫)的透明程度或屏蔽程度,x波段是最常见的雷达频率范围。这些薄膜可以通过超过500次的放电和充电循环来维持其性能。

在未来,研究人员的目标是增加屏蔽变化的强度,并探索阻挡其他波长的光,如红外线、太赫兹和无线电频率。

Gogotsi说:“我们没有理由相信几个测试过的MXene就是最适合这个应用程序的——我们需要寻找最好的MXene。”“还有很大的改进空间。”

科学家们详细描述了他们的发现该杂志1月16日在线自然纳米技术

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