p Como os dispositivos eletrônicos saturam todos os cantos da vida pública e pessoal, engenheiros estão lutando para encontrar peso leve, mecanicamente estável, flexível, e materiais de fácil manufatura que podem proteger os humanos da radiação eletromagnética excessiva, bem como impedir que dispositivos eletrônicos interfiram uns com os outros. p Em um relatório inovador publicado em Materiais avançados —O principal jornal da área— engenheiros da Universidade da Califórnia, Riverside descreve um filme flexível usando um enchimento de nanomaterial quase unidimensional que combina excelente proteção eletromagnética com facilidade de fabricação.

p "Esses novos filmes são promissores para tecnologias de comunicação de alta frequência, que requerem filmes de proteção contra interferência eletromagnética que são flexíveis, leve, resistente a corrosão, barato, e eletricamente isolante, "disse o autor sênior Alexander A. Balandin, um distinto professor de engenharia elétrica e de computação na Faculdade de Engenharia Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside. "Eles se acoplam fortemente à radiação de radiofrequência de alta frequência, enquanto permanecem eletricamente isolantes nas medições de corrente contínua."

p Interferência eletromagnética, ou EMI, ocorre quando os sinais de diferentes dispositivos eletrônicos se cruzam, afetando o desempenho. O sinal de um celular ou laptop WiFi, ou mesmo um liquidificador de cozinha, pode fazer com que apareça estática na tela da TV, por exemplo. Da mesma forma, as companhias aéreas instruem os passageiros a desligar os telefones celulares durante a aterrissagem e a decolagem, pois seus sinais podem interromper os sinais de navegação.

p Os engenheiros aprenderam há muito tempo que qualquer dispositivo elétrico poderia influenciar o funcionamento de um dispositivo próximo e desenvolveram materiais para proteger os componentes eletrônicos de sinais de interferência. Mas agora que os dispositivos eletrônicos se tornaram onipresentes, pequena, conectado sem fio, e crítica para inúmeros serviços essenciais, as oportunidades e os riscos de avarias causadas por EMI proliferaram, e os materiais convencionais de blindagem EMI são frequentemente insuficientes. Mais dispositivos eletrônicos significam que os humanos também estão expostos a maior radiação eletromagnética do que no passado. Novos materiais de blindagem serão necessários para a próxima geração de eletrônicos.

p Balandin liderou uma equipe que desenvolveu a síntese escalonável de compostos com cargas incomuns - feixes quimicamente esfoliados de materiais van der Waals quase unidimensionais. Os compósitos demonstraram materiais de blindagem EMI excepcionais nas faixas de frequência gigahertz e sub-terahertz, importante para as tecnologias de comunicação atuais e futuras, enquanto permanece eletricamente isolante.

p O grafeno é o material de van der Waals mais famoso. É bidimensional porque é um plano de átomos fortemente ligados. Muitos planos de grafeno, fracamente acoplado pelas forças de van der Waals, compõem um cristal de grafite em massa. Por muitos anos, a pesquisa foi focada especificamente em materiais de van der Waals em camadas bidimensionais, que esfoliam em planos de átomos.

p Os materiais unidimensionais de van der Waals consistem em cadeias atômicas fortemente ligadas, ao invés de aviões, que são fracamente limitados pelas forças de van der Waals. Esses materiais esfoliam em estruturas "unidimensionais" semelhantes a agulhas, em vez de planos bidimensionais. O grupo Balandin conduziu estudos pioneiros de metais unidimensionais, demonstrando suas propriedades incomuns. No novo jornal, o grupo Balandin relata o uso de um processo químico que pode ser ampliado para a produção em massa desses materiais unidimensionais.

p Doutoranda Zahra Barani e Fariboz Kargar, um professor de pesquisa e cientista do projeto com Phonon Optimized Engineered Materials da Balandin, ou POEM Center, sintetizou os compostos únicos tratando os trichalcogenetos de metais de transição, ou TaSe ₃ , um material de van der Waals em camadas com uma estrutura de cristal quase unidimensional, com produtos químicos que fizeram com que ele se desprendesse como uma agulha, nanofios quase 1D de van der Waals com proporções de aspecto extremamente grandes de até ~ 106 - muito mais longos que grossos. Em pesquisas anteriores, o grupo descobriu que pacotes de TaSe quase 1D ₃ threads atômicos podem suportar densidades de alta corrente.

p "Não havia uma receita padrão para esfoliação desses materiais. Fiz muitos experimentos de tentativa e erro, enquanto verifica a energia de clivagem e outros parâmetros importantes para esfoliá-los com alto rendimento. Eu sabia que o segredo é obter pacotes com a maior proporção possível, já que as ondas EM combinam com fios mais longos e mais finos melhor. Isso exigia microscopia óptica e caracterização de microscopia eletrônica de varredura após cada etapa de esfoliação, "disse o primeiro autor Barani.

p Os pesquisadores preencheram uma matriz feita de um polímero especial com feixes de TaSe esfoliado ₃ para produzir um fino, filme preto. Os filmes compostos sintetizados, enquanto permanece eletricamente isolante, demonstrou desempenho excepcional no bloqueio de ondas eletromagnéticas. Os compósitos poliméricos com baixas cargas de cargas foram especialmente eficazes.

p "A eficácia da blindagem eletromagnética dos compósitos está correlacionada com a relação de aspecto dos enchimentos. Quanto maior a relação de aspecto, quanto menor a concentração de preenchimento necessária para fornecer proteção EM significativa, "Kargar disse." Isso é benéfico, uma vez que, ao diminuir o teor de enchimento, pode-se tirar vantagem das propriedades inerentes dos polímeros, como peso leve e flexibilidade. A respeito disso, Posso dizer que essa classe de materiais é excepcional, uma vez que são esfoliados adequadamente, controlando a espessura e o comprimento. "

p "No fim, Eu acertei, preparou um composto e mediu as propriedades EMI. Os resultados foram incríveis:sem condutividade elétrica, mas com mais de 99,99% de blindagem EMI para filmes com espessura de micrômetro, "Barani acrescentou.

p As cargas metálicas van der Waals quase 1D podem ser produzidas de forma econômica e em grandes quantidades. Balandin disse que a pesquisa em feixes atômicos de materiais quase 1D van der Waals como condutores individuais, e os compósitos com esses materiais estão apenas começando.

p "Tenho certeza de que veremos em breve muito progresso com materiais quase 1D van der Waals, como aconteceu com materiais quase 2-D, " ele disse.