Se você já ouviu a rotação do motor através do rádio enquanto ouve uma estação AM em seu carro, ou sua televisão emitiu um zumbido quando seu celular estava perto dela, então você experimentou interferência eletromagnética. Este fenômeno, causado por ondas de rádio, pode se originar de qualquer coisa que crie, carrega ou usa uma corrente elétrica, incluindo cabos de televisão e internet, e, é claro, telefones celulares e computadores. Um grupo de pesquisadores da Drexel University e do Korea Institute of Science &Technology está trabalhando na limpeza dessa poluição eletromagnética, contendo as emissões com uma fina camada de um nanomaterial chamado MXene.

A radiação eletromagnética está em toda parte - é assim desde o início do universo. Mas a proliferação da eletrônica nas últimas décadas contribuiu tanto para o volume de radiação gerada em nosso planeta quanto para sua perceptibilidade.

"À medida que a tecnologia evolui e a eletrônica se torna mais leve, mais rápido e menor, sua interferência eletromagnética aumenta dramaticamente, "disse Babak Anasori, PhD, professor assistente de pesquisa na A.J. Instituto de Nanomateriais Drexel, e co-autor do artigo "Electromagnetic Interference Shielding with 2D Transition Metal Carbides (MXenes), "que foi publicado recentemente no jornal Ciência . "O ruído eletromagnético interno proveniente de diferentes peças eletrônicas pode ter um efeito sério em dispositivos do dia a dia, como telefones celulares, tablets e laptops, levando a mau funcionamento e degradação geral do dispositivo. "

Esses efeitos variam de monitor temporário "imprecisão, "zumbido estranho de um dispositivo Bluetooth, a uma velocidade de processamento lenta de um dispositivo móvel. A proteção contra interferência eletromagnética normalmente inclui o revestimento do interior dos dispositivos com uma cobertura ou gaiola de um metal condutor como cobre ou alumínio, ou um revestimento de tinta metálica. E embora isso seja eficaz, também adiciona peso ao dispositivo e é considerado uma restrição ao tamanho do dispositivo.

"Em geral, blindagem adequada pode ser alcançada usando metais grossos, Contudo, o consumo de material e o peso os deixam em desvantagem para uso em aplicações aeroespaciais e de telecomunicações, "Anasori disse." Portanto, é de grande importância conseguir uma melhor proteção com filmes mais finos. "

Suas descobertas sugerem que alguns átomos finos de carboneto de titânio, um dos cerca de 20 materiais bidimensionais da família MXene descobertos por cientistas da Universidade Drexel, pode ser mais eficaz no bloqueio e na contenção de interferência eletromagnética, com o benefício adicional de ser extremamente fino e facilmente aplicado em um revestimento apenas pulverizando-o sobre qualquer superfície - como tinta.

"Com a tecnologia avançando tão rápido, Esperamos que os dispositivos inteligentes tenham mais recursos e se tornem menores a cada dia. Isso significa embalar mais peças eletrônicas em um dispositivo e mais dispositivos ao nosso redor, "disse Yury Gogotsi, PhD, Ilustre Universidade e Professor da Cátedra Curadora da Faculdade de Engenharia e Diretor da A.J. Instituto de Nanomateriais que propôs a ideia e conduziu esta pesquisa. "Ter todos esses componentes eletrônicos funcionando sem interferir uns nos outros, precisamos de escudos finos, leve e fácil de aplicar em dispositivos de diferentes formas e tamanhos. Acreditamos que MXenes será a próxima geração de materiais de proteção para dispositivos portáteis, eletrônicos flexíveis e usáveis. "

Os pesquisadores testaram amostras de filmes MXene variando em espessura de apenas alguns micrômetros (um milésimo de milímetro) até 45 micrômetros, que é ligeiramente mais fino do que um fio de cabelo humano. Isso é significativo porque a eficácia de blindagem de um material, uma medida da capacidade de um material de bloquear a radiação eletromagnética de passar por ele, tende a aumentar com sua espessura, e para os propósitos desta pesquisa, a equipe estava tentando identificar a iteração mais fina de um material de proteção que ainda pudesse bloquear efetivamente a radiação.

O que eles descobriram é que o filme mais fino de MXene está competindo com folhas de cobre e alumínio no que diz respeito à eficácia da blindagem. E ao aumentar a espessura do MXene para 8 micrômetros, eles poderiam atingir 99,9999 por cento de bloqueio de radiação com frequências cobrindo a faixa de telefones celulares a radares.

Em comparação com outros materiais sintéticos, como grafeno ou fibras de carbono, a amostra fina de MXene teve um desempenho muito melhor. Na verdade, para atingir os requisitos comerciais de blindagem eletromagnética, os compostos de polímero de carbono usados ​​atualmente teriam que ter mais de um milímetro de espessura, o que adicionaria um pouco de peso a um dispositivo como um iPhone, tem apenas sete milímetros de espessura.

A chave para o desempenho do MXene está em sua alta condutividade elétrica e estrutura bidimensional. De acordo com os autores, quando as ondas eletromagnéticas entram em contato com MXene, alguns são imediatamente refletidos de sua superfície, enquanto outros passam pela superfície, mas perdem energia em meio às camadas atomicamente finas do material. As ondas eletromagnéticas de baixa energia são eventualmente refletidas para frente e para trás das camadas internas até que sejam completamente absorvidas pela estrutura.

Um outro resultado, that already portends MXene's usefulness in protecting wearable devices, is that its shielding effectiveness is just as stout when it is combined with a polymer to make a composite coating. E, on weight basis, it even outperforms pure copper.

"This finding is significant since several commercial requirements for an electromagnetic interference shield product are engrained in a single material, " Gogotsi said. "MXene displays many of these characteristics, including high shielding effectiveness, low density, small thickness, high flexibility and simple processing. So it is an excellent candidate for use in numerous applications."

This technological development resulted from a fundamental study of MXene properties, which was funded by the National Science Foundation. The next step for the research team will be to find support for a broader study on other MXenes, selecting the best shielding material and testing it in devices.