Interferencia electromagnética (EMI), que puede dañar los teléfonos inteligentes, tabletas, papas fritas, drones usables, e incluso aviones y salud humana, está aumentando con la proliferación explosiva de dispositivos que la generan. El mercado de las soluciones de bloqueo EM, que emplean materiales conductores o magnéticos, Se espera que supere los $ 7 mil millones para 2022.

Andre Taylor, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York, junto con un equipo que incluía a Yury Gogotsi, Distinguished University y Charles T. y Ruth M. Bach Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad de Drexel, y Menachem Elimelech, El profesor Roberto C. Goizueta de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de Yale utilizó una técnica innovadora para producir películas compuestas que bloquean EMI a un costo relativamente bajo.

El estudio, "Ensamblaje capa por capa de películas compuestas de nanotubos de carbono MXene-carbono semitransparentes de funciones cruzadas para protección contra interferencias electromagnéticas de próxima generación, "aparece en el 31 de octubre, 2018 número de Materiales funcionales avanzados . Los autores principales incluyen Guo-Ming Weng, becario postdoctoral en NYU Tandon, y Jinyang Li, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en Southwest Jiaotong University, Chengdu, Porcelana.

Para dar forma a las películas, el equipo empleó el procesamiento capa por capa de rociado por rotación (SSLbL), un método en el que Taylor fue pionero en 2012. El sistema emplea cabezales rociadores montados sobre una recubridora giratoria que depositan monocapas secuenciales de nanómetros de espesor de compuestos con carga opuesta en un componente, producir películas de alta calidad en mucho menos tiempo que con los métodos tradicionales, como recubrimiento por inmersión.

El proceso les permitió modelar de manera flexible, Película protectora semitransparente contra EMI que comprende cientos de capas alternas de nanotubos de carbono (CNT), un carburo de titanio de carga opuesta llamado MXene, una familia de escamas de carburo diseñadas por primera vez por Gogotsi, y polielectrolitos. Taylor explicó que esas características de carga confieren beneficios más allá del blindaje EMI.

"Mientras trabajamos para discernir las funciones que desempeñan los diferentes componentes, " él dijo, "Descubrimos que los fuertes enlaces electrostáticos y de hidrógeno entre las capas de CNT y MXene con carga opuesta confieren alta resistencia y flexibilidad". Agregó que MXene tiene el doble beneficio de ser tanto adsorbente (se adhiere fácilmente a una superficie) como conductor, que es importante para bloquear EMI. "Y dado que la película en sí es semitransparente, tiene la ventaja de ser aplicable como blindaje EMI para dispositivos con pantallas de visualización, como teléfonos inteligentes. Otros tipos de escudos, por ejemplo, de metal, son opacos. El blindaje es bueno, pero el blindaje que permite el paso de la luz visible es aún mejor ".

El método SSLbL también confiere un control a nivel nanométrico sobre la arquitectura de la película, permitiendo a los fabricantes cambiar calificaciones específicas como conductividad o transparencia, porque permite cambios discretos en la composición de cada capa. Por el contrario, películas que comprenden una mezcla monocapa de nanopartículas, Los polielectrolitos y el grafeno en una matriz no pueden modificarse de esta manera. Además de una alta estabilidad, flexibilidad y semitransparencia, las películas compuestas MXene-CNT también demostraron una alta conductividad, una propiedad crítica para el blindaje electromagnético porque disipa los pulsos EM a través de la superficie de la película, debilitándolo y dispersándolo.

Si bien los fabricantes han mostrado interés en el blindaje EMI hecho de nanotubos de carbono y grafeno combinado con compuestos de polímeros conductores, hasta ahora relativamente rápido, barato, Los medios para crear una mezcla óptima de estas cualidades en una película delgada y flexible eran difíciles de alcanzar, explicó Taylor.

"El interés principal en agregar materiales de carbono al blindaje era agregar vías conductoras a través de la película, ", dijo Taylor." Pero el sistema SSLbL también es mucho más rápido que el revestimiento por inmersión tradicional, en el que un componente a blindar se sumerge repetidamente en un material, enjuagado luego sumergido de nuevo en otra capa, y así sucesivamente. Eso lleva días. Nuestro sistema puede crear cientos de bicapas de MXene y CNT alternos en minutos ".

Mientras que la pulverización giratoria limita el tamaño de los componentes, Taylor dijo eso, En teoria, el sistema podría crear blindaje EMI para dispositivos y componentes de diámetro equivalente a las obleas de 12 pulgadas, para lo cual el recubrimiento por rotación se emplea con frecuencia como mecanismo de recubrimiento en la industria de los semiconductores.

"Es menos costoso producirlo de esta manera y más rápido debido a la conexión más estrecha entre los materiales, y el proceso LbL facilita la disposición controlada y el ensamblaje de materiales nanoestructurados dispares mucho mejor que simplemente depositar capas repetidas de una mezcla en varios componentes. Uno puede imaginar el ajuste de las propiedades deseadas de una película delgada multifuncional utilizando una amplia gama de parámetros, materiales nanoestructurados y polielectrolitos que utilizan este sistema ".