Onderzoekers van Drexel University's College of Engineering hebben gemeld dat stof gecoat met een geleidende, tweedimensionaal materiaal genaamd MXene, is zeer effectief in het blokkeren van elektromagnetische golven en mogelijk schadelijke straling. De ontdekking is een belangrijke ontwikkeling voor pogingen om technologische mogelijkheden in kleding en accessoires te verweven.

Materialen die elektromagnetische golven blokkeren hadden een paar jaar geleden een commercieel moment toen de angst dat hightechdieven creditcards konden scannen of kopiëren, paspoorten of het hacken van laptops en contactloze autosleutels lieten mensen ze in speciale portemonnees stoppen, tassen en beschermde zakken. Hoewel de rapportage suggereert dat deze angsten overdreven waren, de vraag naar dit soort textiel zal waarschijnlijk toenemen naarmate meer fabrikanten detectie- en communicatietechnologieën in stoffen verwerken.

Ze zouden ook kunnen worden ingezet in nationale defensieorganisaties om apparaten te beschermen tegen tracering en hacking en om mensen te beschermen tegen sterke microgolfstraling - het soort dat volgens recente rapporten tegen Amerikaanse en Canadese diplomaten zou kunnen zijn gebruikt.

"Draagbare apparaten moeten worden afgeschermd tegen de elektromagnetische interferentie (EMI) die regelmatig wordt veroorzaakt door mobiele apparaten, en dat afscherming moet worden geïntegreerd als onderdeel van het kledingstuk, " zei Joeri Gogotsi, doctoraat, Distinguished University en Bach professor aan Drexel, die leiding gaf aan onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift voor materiaalwetenschap KOOLSTOF . "We weten al een tijdje dat MXene de mogelijkheid heeft om elektromagnetische interferentie beter te blokkeren dan andere materialen, maar deze ontdekking toont aan dat het zich effectief aan stoffen kan hechten en zijn unieke afschermende eigenschappen kan behouden."

De interferentie is afkomstig van resterende elektromagnetische velden die worden geproduceerd door elektronische apparaten. Gebruikers merken het als een buzz, een vertragende of tijdelijke blokkering in de functie van een apparaat. Het is een tijdelijk ongemak, maar deze momenten komen steeds vaker voor met het toegenomen gebruik van mobiele apparaten en verbonden technologie, inclusief wearables.

Verbetering van het ontwerp van deze apparaten, volgens Gogotsi, omvat het gebruik van een afschermingsmateriaal om het door het apparaat gegenereerde elektromagnetische veld te bevatten, evenals het beschermen tegen interferentie veroorzaakt door andere apparaten. Gogotsi's team, die bijna tien jaar geleden voor het eerst de geleidende tweedimensionale MXene-materialen produceerde en bestudeerde, heeft MXene coatings getest voor deze rol, met veelbelovende resultaten.

"MXenen zijn zeer geschikt voor gebruik als afscherming omdat ze stabiel kunnen worden geproduceerd als spraycoating, een inkt of een verf, zodat ze op textiel kunnen worden aangebracht zonder veel gewicht toe te voegen of meer ruimte in beslag te nemen, "Zei Gogotsi. "We hebben ook ontdekt dat MXene-afscherming elektromagnetische golven kan absorberen en reflecteren, dus het beschermt de draagbare apparaten en elektronische gadgets niet, maar ook mensen beschermen tegen sterke elektromagnetische velden."

De meest recente bevinding van de onderzoekers laat zien dat het dompelen van gewone katoen of linnen stof in een MXene-oplossing het zal veranderen in een even formidabel afschermingsmateriaal - EMI blokkeert met een effectiviteit van meer dan 99,9%.

MXene-vlokken die in oplossing zijn gesuspendeerd, hechten van nature aan de vezels in conventionele katoenen en linnen stoffen vanwege hun elektrische lading. Hierdoor ontstaat een grondige en duurzame coating, zonder de noodzaak van voor- of nabehandelingsprocessen om de meeste commerciële geleidende garens en stoffen te produceren.

Als onderdeel van de studie, de MXene-gecoate stoffen werden getest nadat ze twee jaar onder normale omstandigheden waren bewaard en ze vertoonden slechts een lichte daling van de afschermingsefficiëntie - ongeveer 10%.

"Dit werk biedt een sterk verbeterd alternatief voor het huidige EMI-afschermende textiel, " zei Simge Uzun, een doctoraatsstudent in de onderzoeksgroep van Gogotsi, die dit onderzoek uitvoerde als onderdeel van haar Ph.D. programma. "Niet alleen overtreffen MXene-gecoate stoffen de prestaties van commerciële metaal-gecoate stoffen, maar ze kunnen duurzaam worden geproduceerd door een waterige oplossing te coaten zonder extra verwerking of chemische toevoegingen."