新氮化物材料可吸收電磁波，讓電磁污染“靜悄悄”地走開_風聞

研究人員發現了一種新型二維材料碳氮化鈦，它可以吸收電磁干擾，而非僅僅是使其產生偏轉。

碳氮化鈦表現出卓越的電磁干擾屏蔽性能。

當便捷的無線技術全方位進入生活後，電磁噪聲干擾問題變得越來越突出。

《科學》雜誌當地時間近日報道，美國德雷克塞爾大學與韓國科學技術研究院（KIST）主持的干擾屏蔽項目取得了突破性進展。研究人員發現了一種新型二維材料碳氮化鈦，它可以吸收電磁干擾，而非僅僅是使其產生偏轉。

碳氮化鈦屬於二維氮化物材料。2011年，德大首次製造了這類材料。研究人員發現，它具有高強度、高導電性和分子過濾性等許多特殊性能。其獨特之處在於，它比任何已知材料都能更有效地阻隔和吸收電磁干擾。

該校教授、項目負責人Yury Gogotsi説：“這一發現有望突破電磁屏蔽技術領域的所有障礙，它不僅展示了一種比銅更好的屏蔽材料，還有望打開新的物理學天地。”

電磁干擾（EMI）是工程師們持續關注的大問題。它會影響天線等電子元件、降低電路性能、減緩數據交換速率，甚至中斷設備功能。

工程師們傾向於用屏蔽材料對抗電磁干擾，例如直接用銅籠罩住整個電路板，或者外加金屬箔片屏蔽單獨組件。然而，這兩種方案都會大大增加設備的體積和總重量。

四年前，Gogotsi等曾在《科學》雜誌中報道過輕薄的碳化鈦材料。這種材料的屏蔽性能與當時的工業標準材料接近，並且很容易用作塗層。

該研究對電磁屏蔽領域產生了極大衝擊，併為研究人員尋找其他EMI屏蔽材料提供了啓示。通過一系列測試，研究人員有了驚人的發現：碳氮化鈦薄膜比類似厚度銅箔的抗EMI能力強3~5倍。

此前，大多數EMI屏蔽材料雖然可以通過反射電磁波來保護元件，但它們無法解決環境中的EMI傳播問題。Gogotsi等發現，碳氮化鈦對電磁波有吸收效果。這是一種新的電磁屏蔽方式。

Hantanasirisakul解釋説：“反射方式不能從根本上處理電磁污染問題，因為反射波仍然會損壞其他未屏蔽設備。而碳氮化鈦的層狀結構可以吸收大部分電磁波——這就是把垃圾踢開和撿起垃圾的區別。”

因此，工程師們可以將碳氮化鈦塗覆在設備組件上，抑制電磁干擾，使組件更夠排布得更緊密。蘋果等公司也嘗試過銅箔塗覆方案，但因厚度限制，效果比較有限。

碳氮化鈦的獨特性能或與其分層多孔結構和化學成分有關。Gogotsi解釋説：“這是一個違反直覺的發現。EMI屏蔽效能通常與電導率正相關。熱處理可以提高導電性，因此我們想看看熱處理能否增強碳氮化鈦的屏蔽能力。結果表明，熱處理只是略微提高了材料的導電性，但顯著增強了屏蔽效能。這個結果非常重要，它激發了研究人員的思路——在導電性能較差的氮化物二維材料中可能有新發現。”

編譯：雷鑫宇

審稿：alone

責編：德克斯特

期刊來源：《科學》

期刊編號：0036-8075

原文鏈接：

https://phys.org/news/2020-07-mxene-material-extraordinary-electromagnetic-shielding.html

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