Si alguna vez escuchó que su motor aceleraba a través de su radio mientras escuchaba una estación de AM en su automóvil, o si su televisor emitió un zumbido cuando su teléfono celular está cerca, entonces ha experimentado interferencia electromagnética. Este fenómeno, causado por ondas de radio, puede originarse a partir de cualquier cosa que cree, transporte o use una corriente eléctrica, incluidos los cables de televisión e internet y, por supuesto, teléfonos celulares y computadoras. Un grupo de investigadores de la Universidad de Drexel y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Coreaestá trabajando para limpiar esta contaminación electromagnética al contener las emisiones con una fina capa de un nanomaterial llamado MXene.
La radiación electromagnética está en todas partes, ese ha sido el caso desde el comienzo del universo. Pero la proliferación de la electrónica en las últimas décadas ha contribuido tanto al volumen de radiación generada en nuestro planeta como a su notoriedad.
"A medida que la tecnología evoluciona y la electrónica se vuelve más liviana, más rápida y más pequeña, su interferencia electromagnética aumenta dramáticamente", dijo Babak Anasori, PhD, profesor asistente de investigación en el Instituto de Nanomateriales AJ Drexel, y coautor del artículo "Interferencia electromagnética"Blindaje con carburos de metal de transición 2D MXenes ", que se publicó recientemente en la revista ciencia . "El ruido electromagnético interno proveniente de diferentes partes electrónicas puede tener un efecto grave en los dispositivos cotidianos, como teléfonos celulares, tabletas y computadoras portátiles, lo que puede provocar un mal funcionamiento y una degradación general del dispositivo".
Estos efectos van desde "borrosidad" del monitor temporal, zumbidos extraños de un dispositivo Bluetooth, hasta una velocidad de procesamiento lenta de un dispositivo móvil. El blindaje contra interferencias electromagnéticas generalmente incluye encerrar el interior de los dispositivos con una cubierta o jaula de un metal conductorcomo cobre o aluminio, o una capa de tinta metálica. Y si bien esto es efectivo, también agrega peso al dispositivo y se considera una restricción sobre qué tan pequeño puede ser diseñado.
"En general, se puede lograr un blindaje adecuado mediante el uso de metales gruesos, sin embargo, el consumo de material y el peso los dejan en desventaja para su uso en aplicaciones aeroespaciales y de telecomunicaciones", dijo Anasori. "Por lo tanto, es de gran importancia lograr mejores resultadosprotección con películas más delgadas "
Sus hallazgos sugieren que un carburo de titanio delgado de pocos átomos, uno de los cerca de 20 materiales bidimensionales de la familia MXene descubiertos por científicos de la Universidad de Drexel, puede ser más efectivo para bloquear y contener interferencias electromagnéticas, con el beneficio adicional de ser extremadamentedelgado y fácil de aplicar en un recubrimiento simplemente rociándolo sobre cualquier superficie, como pintura.
"Con el avance rápido de la tecnología, esperamos que los dispositivos inteligentes tengan más capacidades y se vuelvan más pequeños cada día. Esto significa empacar más piezas electrónicas en un dispositivo y más dispositivos que nos rodean", dijo Yury Gogotsi, PhD, Distinguished University and Trustee Chairprofesor en la Facultad de Ingeniería y Director del Instituto de Nanomateriales AJ que propuso la idea y dirigió esta investigación. "Para que todos estos componentes electrónicos funcionen sin interferir entre sí, necesitamos escudos que sean delgados, livianos y fáciles de aplicar a los dispositivosde diferentes formas y tamaños. Creemos que los MXenes serán la próxima generación de materiales de protección para dispositivos electrónicos portátiles, flexibles y portátiles ".
Los investigadores probaron muestras de películas de MXene que varían en grosor desde solo un par de micrómetros una milésima de milímetro hasta 45 micrómetros, que es un poco más delgado que un cabello humano. Esto es significativo porque la efectividad de protección de un material, una medida deLa capacidad de un material para bloquear el paso de la radiación electromagnética, tiende a aumentar con su grosor, y para los propósitos de esta investigación, el equipo estaba tratando de identificar la iteración más delgada de un material de protección que aún pudiera bloquear efectivamente la radiación.
Lo que encontraron es que la película más delgada de MXene está compitiendo con láminas de cobre y aluminio cuando se trata de la efectividad de protección. Y al aumentar el grosor del MXene a 8 micrómetros, podrían lograr un bloqueo de radiación del 99.9999 por ciento con frecuencias que cubren el rangodesde teléfonos celulares hasta radares.
En comparación con otros materiales sintéticos, como el grafeno o las fibras de carbono, la muestra delgada de MXene funcionó mucho mejor. De hecho, para cumplir con los requisitos comerciales de blindaje electromagnético, los compuestos de polímero de carbono utilizados actualmente tendrían que tener más de un milímetro de espesor, lo que agregaría bastante peso a un dispositivo como un iPhone, que tiene solo siete milímetros de grosor.
La clave del rendimiento de MXene radica en su alta conductividad eléctrica y estructura bidimensional. Según los autores, cuando las ondas electromagnéticas entran en contacto con MXene, algunas se reflejan inmediatamente desde su superficie, mientras que otras pasan a través de la superficie pero pierdenenergía en medio de las capas atómicamente delgadas del material. Las ondas electromagnéticas de menor energía eventualmente se reflejan de un lado a otro de las capas internas hasta que son completamente absorbidas por la estructura.
Otro resultado, que ya presagia la utilidad de MXene en la protección de dispositivos portátiles, es que su efectividad de protección es igual de sólida cuando se combina con un polímero para hacer un recubrimiento compuesto. Y, en términos de peso, incluso supera al cobre puro.
"Este hallazgo es significativo ya que varios requisitos comerciales para un producto de protección contra interferencia electromagnética están grabados en un solo material", dijo Gogotsi. "MXene muestra muchas de estas características, incluida la alta efectividad de protección, baja densidad, pequeño espesor, alta flexibilidad yprocesamiento simple. Por lo tanto, es un excelente candidato para su uso en numerosas aplicaciones ".
Este desarrollo tecnológico fue el resultado de un estudio fundamental de las propiedades de MXene, que fue financiado por la National Science Foundation. El siguiente paso para el equipo de investigación será encontrar apoyo para un estudio más amplio sobre otros MXenes, seleccionando el mejor material de protección y pruebasen dispositivos
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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