این فناوری با استفاده از ترکیب الیاف نانولوله کربنی (CNT) و ماده نانوساختار MXene در معماری موسوم به «آجر و ملات» توسعه یافته است. در این ساختار، الیاف CNT نقش بخش‌های اصلی سازه را ایفا می‌کنند و MXene فضای میان آنها را پر کرده و مانند یک «ملات رسانا» عمل می‌کند.

پژوهشگران ابتدا سطح الیاف CNT را با گروه‌های آمینی اصلاح کردند تا اتصال آنها با MXene افزایش یابد. سپس الیاف به‌صورت پیوسته از محلول MXene عبور داده شده و در کنار یکدیگر قرار گرفتند تا فیلم کامپوزیتی شکل بگیرد.

این طراحی باعث می‌شود MXene ضمن افزایش اتصال میان الیاف، مسیرهای رسانای الکتریکی ایجاد کند و عملکرد فیلم در جذب و اتلاف انرژی امواج الکترومغناطیسی بهبود یابد. پوشش MXene در سطح فیلم نیز انتشار تابش فروسرخ را کاهش می‌دهد و قابلیت شناسایی آن توسط سامانه‌های تصویربرداری حرارتی را محدود می‌کند.

ضخامتی حدود یک‌پنجم موی انسان

یکی از ویژگی‌های قابل توجه این فناوری، ضخامت بسیار کم آن است. ضخامت فیلم جدید تنها ۱۷.۵ میکرومتر گزارش شده که حدود یک‌پنجم ضخامت موی انسان است.

با وجود این ضخامت پایین، فیلم به اثربخشی محافظت الکترومغناطیسی حدود ۹۰ دسی‌بل دست یافته است. بر اساس نتایج این پژوهش، چنین سطحی از محافظت می‌تواند بیش از ۹۹.۹۹۹۹۹۹۹ درصد از امواج الکترومغناطیسی ورودی را در محدوده‌های فرکانسی مورد بررسی مسدود کند.

این فیلم همچنین استحکام کششی ۱.۰۲ گیگاپاسکال را نشان داده است؛ رقمی که بیانگر استحکام مکانیکی قابل توجه این ساختار کامپوزیتی است.

پژوهشگران اعلام کرده‌اند که این ماده در شرایط دمایی و رطوبتی بالا و همچنین پس از تغییر شکل‌های مکانیکی مکرر نیز عملکرد مناسبی از خود نشان داده است؛ موضوعی که می‌تواند برای استفاده از آن در تجهیزات انعطاف‌پذیر اهمیت داشته باشد.

از تجهیزات هوافضایی تا ابزارهای پوشیدنی

ترکیب وزن پایین، انعطاف‌پذیری، ضخامت بسیار کم و عملکرد همزمان در برابر امواج الکترومغناطیسی و فروسرخ، این فناوری را به گزینه‌ای بالقوه برای طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل کرده است.

در حوزه هوافضا و دفاعی، این فیلم می‌تواند برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی هواپیماها، پهپادها و دیگر سامانه‌های پیشرفته در برابر تداخل الکترومغناطیسی مورد توجه قرار گیرد. کاهش انتشار فروسرخ نیز می‌تواند به کاهش قابلیت شناسایی حرارتی تجهیزات کمک کند.

در حوزه الکترونیک نیز استفاده از این ماده در تجهیزات ارتباطی، محصولات انعطاف‌پذیر و پوشیدنی‌های الکترونیکی و همچنین تجهیزات ارتباطی نسل پنجم و ششم قابل بررسی است؛ به‌ویژه در مواردی که کاهش وزن و ضخامت سپرهای محافظ اهمیت دارد.

از دیگر مزیت‌های این فناوری، قابلیت سازگاری آن با فرایندهای ساخت پیوسته است که می‌تواند امکان تولید فیلم‌های بزرگ‌سطح را فراهم کند. پژوهشگران اعلام کرده‌اند که در حال ثبت اختراع فناوری اصلی هستند و در مراحل بعدی، تولید نمونه‌های بزرگ‌تر و یکپارچه‌سازی این فیلم با قطعات و سامانه‌های واقعی را بررسی خواهند کرد.

نتایج این پژوهش در مجله Advanced Composites and Hybrid Materials با عنوان «MXene به‌عنوان ملات رسانا: مونتاژ Ti₃C₂Tₓ و الیاف نانولوله کربنی در فیلم‌های چندمنظوره برای محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی و استتار فروسرخ» منتشر شده است.

انتهای پیام