美国宾州卓克索大学(Drexel University)的研究人员曾经在2011年发现一种以MXene材料制造的纳米材料涂层，如今正于多种应用中进行测试。其结果如何呢？研究人员们发现，这种新型纳米材料在保护电子组件与设备免于电磁干扰(EMI)方面的效果比铜与铝更好。
随着电子和电路在许多不同的系统和设备中变得越来越普遍，从蜂窝手机、平板电脑，以及甚至是电视和互联网电缆而来的电磁辐射量日益增加，导致电磁污染问题越来越严重。Drexel University材料科学与工程系与韩国科学与技术研究院(KIST)的研究人员合作，发现MXene的薄涂层在EMI保护方面比铜或铝的效果更好。
MXene是一种极其轻薄的纳米材料，在阻挡与吸收电磁辐射的效果比铜或铝更好，可望成为保护电子设备的理想涂层。
根据发表这项测试结果的《科学》(Science)期刊，MXenes是结合金属导电性和亲水性表面的2D金属碳化物和氮化物。以先前发现的MXene薄膜测试其不同的厚度，从微米到45微米不等，研究团队发现，采用这种碳化钛MXene制成的薄膜在阻挡EMI的效果比传统采用铜或铝罩或是金油墨涂层的保护方法更好。
材料的EMI屏蔽效果通常会随其厚度增加而提高，而最薄的MXene薄膜屏蔽效果大约等于铜箔和铝箔。而当使其厚度增加到8微米时，MXene薄膜则可为频谱范围从雷达到蜂巢式手机的设备阻挡掉大约99.9999%的辐射频率。而由MXene制造的45微米厚涂层，则提供了92分贝的屏蔽效率，研究人员说这在具有类似厚度的合成材料中表现最好。
目前的电磁保护材料为移动设备增加了许多重量和体积，未来，透过使用MXene的薄涂层保护个别组件，可望突破这个限制 （来源：Drexel University）
针对涂层应用，极其需要这种超薄的材料。为了达到与45微米MXene涂层相同的性能，目前用于满足商业屏蔽要求的碳-聚合物复合材料都必须超过1mm厚，但这对于厚度仅7mm的iPhone来说可能会太重以及太厚。
此外，涂层也必须具有良好的柔韧性与高导电性，因为这样才能屏蔽任何形状的表面。由于许多EMI都是经由小型电子设备内部的组件所产生的，而这种材料也能屏蔽非常小型的组件。这种涂层还可以经由喷涂的方式施加在任何表面上。而在结合这种材料与聚合物，制造成复合涂层后，也不减其屏蔽的有效性，使其成为用于保护可穿戴式设备的理想选择。
MXene经由吸收与撷取各分层之间的辐射波，从而阻挡了电磁干扰 （来源：Drexel University）
MXene的原理是反射和吸收电磁波。有些材料可能从涂层的表面立即反射，其他的可能在通过后从材料的原子级薄层中失去能量。低能量的电磁波继续从内层反射出来，直到在结构中完全被吸收。
研究人员表示，他们的下一步将是寻找对于更广泛研究其他MXenes的支持，并从中选择最好的屏蔽材料，并在各种不同的设备中进行测试。目前的测试结果是由美国国家科学基金会(NSF)赞助的MXene特性基础研究的一部份。
编译：Susan Hong
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