Найден новый 2D-материал, являющийся превосходной защитой от электромагнитных помех - «Наука и технологии»

Благодаря широкому распространению ряда технологий, таких, как радио, телевидение, сотовая связь, Wi-Fi и Bluetooth, все окружающее нас пространство буквально пронизано радиоволнами. Эти радиосигналы обеспечивают работу одного типа радиоэлектронных устройств, являясь помехами для устройств других типов. Из-за этого может страдать стабильность беспроводных соединений, снижаться скорость передачи данных, а в некоторых, особо трагических случаях электронное устройство из-за сильных помех может полностью прервать свое функционирование.

Для предотвращения влияния электромагнитных помех на критически важные узлы электронной аппаратуры инженеры издавна использовали метод экранирующей защиты. Этот метод заключается в использовании металлической, в большинстве случаев медной фольги, которая отражает ненужные радиосигналы в обратном направлении. Такой метод работает вполне хорошо, но использование дополнительных материалов зачастую добавляет немало нежелательного веса и объема электронному устройству.

В поисках нового защитного материала ученые из университета Дрекселя наткнулись на карбонитрид титана, который относится к классу условно двумерных материалов под названием MXene. Раньше материалы этого класса уже использовались при создании токопроводящих составов, электродов аккумуляторных батарей, обеспечивающих быструю зарядку, высокоэффективных напыляемых антенн и т.п.

В данном же случае ученые обнаружили, что листы карбонитрида титана, толщина которых меньше толщины человеческого волоса, блокируют электромагнитные сигналы в три-пять раз лучше медной фольги. При этом, если медная фольга отражает сигналы, то покрытие из карбонитрида титана эффективно поглощает их, уменьшая средний уровень электромагнитного шума в прилежащей области пространства.

"Использование нового материала - более подходящий способ защиты от помех, чем просто отражение электромагнитных волн назад в пространство, которое может повлиять на расположенные рядом неэкранированные электронные компоненты" - пишут исследователи, - "Мы обнаружили, что пленка карбонитрида титана, состоящая из нескольких слоев этого материала практически полностью поглощает электромагнитное излучение во всех диапазонах".

Благодаря высокой абсорбирующей способности по отношению к электромагнитным волнам и тонкости пленка MXene может использоваться для создания индивидуальных экранов для каждого компонента в отдельности. Это позволит также избежать нежелательного взаимного влияния между компонентами, расположенными в непосредственной близости на печатной плате электронного устройства, что должно сказаться в положительную сторону на стабильности работы устройства, на его надежности и эффективности с точки зрения количества потребляемой им энергии.