新氮化物材料可吸收电磁波，让电磁污染“静悄悄”地走开_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-07-27 16:12
研究人员发现了一种新型二维材料碳氮化钛，它可以吸收电磁干扰，而非仅仅是使其产生偏转。
碳氮化钛表现出卓越的电磁干扰屏蔽性能。
当便捷的无线技术全方位进入生活后，电磁噪声干扰问题变得越来越突出。
《科学》杂志当地时间近日报道，美国德雷克塞尔大学与韩国科学技术研究院（KIST）主持的干扰屏蔽项目取得了突破性进展。研究人员发现了一种新型二维材料碳氮化钛，它可以吸收电磁干扰，而非仅仅是使其产生偏转。
碳氮化钛属于二维氮化物材料。2011年，德大首次制造了这类材料。研究人员发现，它具有高强度、高导电性和分子过滤性等许多特殊性能。其独特之处在于，它比任何已知材料都能更有效地阻隔和吸收电磁干扰。
该校教授、项目负责人Yury Gogotsi说：“这一发现有望突破电磁屏蔽技术领域的所有障碍，它不仅展示了一种比铜更好的屏蔽材料，还有望打开新的物理学天地。”
电磁干扰（EMI）是工程师们持续关注的大问题。它会影响天线等电子元件、降低电路性能、减缓数据交换速率，甚至中断设备功能。
工程师们倾向于用屏蔽材料对抗电磁干扰，例如直接用铜笼罩住整个电路板，或者外加金属箔片屏蔽单独组件。然而，这两种方案都会大大增加设备的体积和总重量。
四年前，Gogotsi等曾在《科学》杂志中报道过轻薄的碳化钛材料。这种材料的屏蔽性能与当时的工业标准材料接近，并且很容易用作涂层。
该研究对电磁屏蔽领域产生了极大冲击，并为研究人员寻找其他EMI屏蔽材料提供了启示。通过一系列测试，研究人员有了惊人的发现：碳氮化钛薄膜比类似厚度铜箔的抗EMI能力强3~5倍。
此前，大多数EMI屏蔽材料虽然可以通过反射电磁波来保护元件，但它们无法解决环境中的EMI传播问题。Gogotsi等发现，碳氮化钛对电磁波有吸收效果。这是一种新的电磁屏蔽方式。
Hantanasirisakul解释说：“反射方式不能从根本上处理电磁污染问题，因为反射波仍然会损坏其他未屏蔽设备。而碳氮化钛的层状结构可以吸收大部分电磁波——这就是把垃圾踢开和捡起垃圾的区别。”
因此，工程师们可以将碳氮化钛涂覆在设备组件上，抑制电磁干扰，使组件更够排布得更紧密。苹果等公司也尝试过铜箔涂覆方案，但因厚度限制，效果比较有限。
碳氮化钛的独特性能或与其分层多孔结构和化学成分有关。Gogotsi解释说：“这是一个违反直觉的发现。EMI屏蔽效能通常与电导率正相关。热处理可以提高导电性，因此我们想看看热处理能否增强碳氮化钛的屏蔽能力。结果表明，热处理只是略微提高了材料的导电性，但显著增强了屏蔽效能。这个结果非常重要，它激发了研究人员的思路——在导电性能较差的氮化物二维材料中可能有新发现。”
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：德克斯特
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2020-07-mxene-material-extraordinary-electromagnetic-shielding.html
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