Conoce al MXene

No se puede negar el papel vital que desempeñan las ondas electromagnéticas en nuestro mundo digital moderno. Pero, a medida que se utilizan más dispositivos, la interferencia se vuelve problemática para algunas aplicaciones como los dispositivos portátiles.

Una investigación publicada recientemente en la revista CARBON demostró la utilidad de un material bidimensional conductor llamado MXene para proporcionar interferencia electromagnética (EMI) para dispositivos portátiles y móviles.

Yury Gogotsi, Ph.D., líder del equipo de investigación con sede en la Universidad de Drexel, analizó en un comunicado de prensa lo necesario que se está volviendo integrar la protección EMI en la ropa para proteger los dispositivos portátiles. Esta necesidad se vuelve más apremiante a medida que los dispositivos portátiles se vuelven más comunes y necesarios en la vida diaria.

EMI puede desestabilizar conexiones importantes, provocando una ralentización y pérdida del funcionamiento de los dispositivos electrónicos. En dispositivos de consumo, esto puede resultar irritante. En dispositivos de grado médico, esto podría resultar peligroso.

Dado que MXene se puede recubrir sobre telas, marca un avance clave en la incorporación de capacidades tecnológicas potencialmente seguras, como sensores y circuitos de RF, en la ropa.

El departamento de noticias de Drexel se refirió a esta tela recubierta de MXene como una "tela de Faraday" en referencia a la famosa jaula de Faraday, demostrada por primera vez por Michael Faraday, que bloquea los campos electromagnéticos en un recinto envolviéndolo en materiales conductores.

Para proteger los dispositivos electrónicos de EMI, los componentes importantes generalmente se envuelven en un material protector como cobre o papel de aluminio. Sin embargo, estos materiales de protección pueden agregar peso y volumen a los dispositivos, lo cual es difícil para aplicaciones donde el tamaño y el espacio son primordiales, como la electrónica implantable y portátil. Estos materiales de protección tampoco hacen nada para reducir el ruido ambiental porque solo reflejan las ondas entrantes.

Los MXenes son un tipo de compuestos bidimensionales de carburo y nitruro que son altamente conductores y tienen un alto potencial para aplicaciones como electrodos de carga de baterías más rápidos. Aunque las capacidades de bloqueo de EMI de MXene se conocían antes de la investigación del equipo de Drexel, el estudio demuestra la idea de que puede adherirse eficientemente a las telas y mantener sus atributos de protección.

Gogotsi y sus colegas han estado trabajando con carbonitruro de titanio, un tipo de MXene, para crear un material capaz de proteger contra la radiación electromagnética. En hallazgos publicados recientemente, los investigadores describen un material delgado, de unos pocos átomos de espesor, que absorbe ondas en lugar de reflejarlas.

Gogotsi, que ha estado trabajando con MXenes durante casi una década, cree que los MXenes son aplicables para su uso como protección contra EMI. Esto se debe a que MXenes se puede desarrollar de manera estable como un recubrimiento en aerosol, lo que permite aplicarlos a textiles sin agregar peso ni ocupar espacio.

En el siguiente vídeo, un investigador muestra dos teléfonos conectados durante una llamada y luego uno envuelto en tela recubierta de MXene. El MXene bloquea la señal para la siguiente llamada y se muestra que no se puede conectar.

En este estudio, los investigadores recubrieron por inmersión telas normales de algodón y lino en una solución MXene. Descubrieron que esto convierte la tela en un material protector, bloqueando la EMI con una efectividad del 99,9%. Las hojuelas de MXene suspendidas en solución se adhieren a las fibras de algodón y lino debido a su carga eléctrica. Esto produce un recubrimiento completo y duradero sin la necesidad de otros procesos de tratamiento previo o posterior.

Las telas recubiertas de MXene se probaron después de almacenarse en condiciones normales durante dos años y aun así demostraron una alta eficiencia de protección que solo disminuyó ligeramente entre un 8% y un 13%.

Además de proteger contra EMI, los nuevos tejidos que bloquean las ondas también pueden ayudar a fabricar trajes de protección para personas que necesitan ingresar a entornos con niveles peligrosamente altos de campos electromagnéticos. Con esta innovación del tejido de bloqueo EMI, las adaptaciones pueden ser numerosas.

Captura de pantalla destacada utilizada por cortesía de la Universidad de Drexel.