聚合物膜可防止电磁辐射和信号干扰
随着电子设备浸入公众和个人生活的各个角落，工程师们正忙于寻找轻便，机械稳定，灵活且易于制造的材料，这些材料可以保护人类免受过多的电磁辐射并防止电子设备相互干扰。
加州大学的工程师在《先进材料》(该领域的顶级期刊)上发表的突破性报告中，Riverside描述了一种使用准一维纳米材料填料制成的柔性膜，该填料结合了出色的电磁屏蔽性能和易加工性。
高级作者亚历山大·A·巴兰丁(Alexander A. Balandin)说：“这些新颖的薄膜有望用于高频通信技术，这些技术需要柔性，轻便，耐腐蚀，廉价和电绝缘的电磁干扰屏蔽膜。”加州大学河滨分校的Marlan和Rosemary Bourns工程学院的工程专业。“它们与高频射频辐射紧密耦合，同时在直流测量中保持电绝缘。”
当来自不同电子设备的信号相互交叉时，会发生电磁干扰或EMI，从而影响性能。例如，来自手机或笔记本电脑的WiFi信号，甚至是厨房搅拌器的信号，都可能导致静电出现在电视屏幕上。同样，航空公司会指示乘客在着陆和起飞期间关闭手机，因为他们的信号会干扰导航信号。
工程师很久以前就了解到，任何电子设备都可能会影响附近设备的功能，并开发出了可以屏蔽电子设备免受干扰信号影响的材料。但是，由于电子设备无处不在，小型，无线连接，并且对无数基本服务至关重要，因此，由EMI引起的故障的机会和风险已经激增，而传统的EMI屏蔽材料常常不足。与过去相比，更多的电子设备意味着人类也将受到更大的电磁辐射。下一代电子产品将需要新的屏蔽材料。
Balandin领导了一个团队，开发了具有可扩展性的复合材料，该复合材料具有不寻常的填料-化学剥落的准一维范德华材料束。该复合材料在千兆赫和亚太赫兹频率范围内展示了出色的EMI屏蔽材料，这对于当前和未来的通信技术很重要，同时仍保持电绝缘。
石墨烯是最著名的范德华材料。它是二维的，因为它是原子牢固结合的平面。许多石墨烯平面在范德华力的作用下微弱地耦合，从而形成了块状石墨晶体。多年来，研究主要集中在二维分层范德华材料上，这些材料会剥落到原子平面内。
一维范德华材料由牢固结合的原子链组成，而不是由范德华力弱结合的平面组成。这样的材料剥落成针状的“一维”结构，而不是二维平面。Balandin小组对一维金属进行了开创性研究，证明了其非同寻常的特性。在新论文中，Balandin研究小组报告了一种化学方法，该方法可以扩大规模以大规模生产这些一维材料。
博士生Zahra Barani和Balandin的声子优化工程材料(POEM Center)的研究教授兼项目科学家Fariboz Kargar通过处理过渡金属三卤化物或TaSe 3(一种准范氏层状范德华材料)合成了独特的复合材料。一维晶体结构，其化学物质使它脱落了针状准1D van der Waals纳米线，其长宽比高达约106，比长于厚度的长得多。在先前的研究中，该小组发现准1D TaSe 3原子线束可以支持高电流密度。
“没有标准的剥落材料的配方。我进行了许多试验和错误实验，同时检查了切割能和其他重要参数以高产率剥落它们。我知道关键是要获得高纵横比的束尽力而为，因为EM波能更好地与更长和更细的线耦合，因此在每个剥离步骤后都需要光学显微镜和扫描电子显微镜表征。”
研究人员用一束剥落的TaSe 3填充了一种由特殊聚合物制成的基质，以产生黑色薄膜。合成的复合膜在保持电绝缘的同时，还表现出出色的阻挡电磁波性能。填充剂含量低的聚合物复合材料特别有效。
Kargar说：“复合材料的电磁屏蔽效果与填料的长径比相关。长径比越高，提供有效的EM屏蔽所需的填料浓度越低。” “这是有益的，因为通过降低填料含量，可以利用聚合物的固有特性，例如重量轻和柔韧性。在这一点上，我可以说这类材料在适当剥落，控制厚度和厚度之后是非常好的。长度。”
“最后，我把它们弄对了，准备了一种复合材料并测量了EMI性能。结果令人惊讶：没有导电性，但微米级厚膜的电磁屏蔽率超过99.99%，” Barani补充说。
准1D范德瓦尔斯金属填料可以廉价，大量生产。Balandin说，对准1D van der Waals材料作为单个导体的原子束以及与这种材料的复合材料的研究才刚刚开始。
他说：“我相信，与准2D材料一样，准1D van der Waals材料将很快取得很大进展。”
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