Защитное покрытие из наноматериала максена MXene для отражения и поглощения электромагнитных помех

Rus На русском Eng In English

Случалось ли вам когда либо слышать обороты вашего двигателя сквозь радио во время прослушивания автомобильной радиорадиостанции в вашем автомобиле, или возможно слышали жужжащий звук, когда подносили близко к телевизору мобильный телефон, - если да то вы испытали электромагнитные помехи.

Максен это тонкий и легкий наноматериал, который обладает уникальной способностью блокировать и поглощать электромагнитное излучение, что делает его идеальным для использования в качестве защитного механизма в электроникеЭто явление, вызванное радиоволнами, может исходить от чего-либо, что создает, переносит или использует электрический ток, в том числе от телевизионных и интернет-кабелей, и, конечно, сотовых телефонов и компьютеров.
Группа исследователей из Университета Дрекселя и Корейского института науки и технологий работает над очисткой от таких электромагнитных помех с помощью нанесения на компоненты тонкой защитной пленки наноматериала под названием Максин.
Электромагнитная радиация есть везде – еще с момента образования вселенной. Но стремительное распостранение электроники в последние десятилетия делает свой вклад в объем радиации, которая вырабатывается на нашей планете, ее уровень становится все более значительным.

По словам доктора Бабака Анасори, из Института наноматериалов Университета Дрекселя, соавтора научной статьи «Электромагнитное экранирование помех с помощью 2D карбидов переходных металлов (Максенов)», недавно опубликованной в журнале “Science”, поскольку технологии развиваются, электроника становится все легче, быстрее и компактнее, а ее электромангнитная интерференция критически увеличивается. Внутренние электромагнитные помехи, которые исходят от различных частей В сочетании с полимерным раствором, MXene может быть использован в качестве напыленного покрытия для защиты компонентов от электромагнитных помехэлектроники, могут серьезно повлиять на устройства, которые постоянно используются в обиходе, например, мобильные телефоны, таблеты, лептопы, что может привести к сбоям в их работе или даже полной поломке девайса. Это может проявляться по-разному: от появления временных нечеткостей на мониторе или странных шумов, исходящих от блютус устройства, до замедления работы устройства в целом. Экранирование электромагнитных помех, как правило, подразумевает заключение внутренних компонентов устройства в бандаж или корпус из проводящего металла, например, из алюминия или меди, или же их покрытие металлическими чернилами. И, не смотря, что такой способ эффективен, это добавляет вес устройству и считается, что влияет на то, как может быть сконструировано устройство, его дизайн.
Исследователь Бабак Анасори говорит, что в целом, надлежащее экранирование может быть достигнуто путем использования толстых металлов, однако, расход материала и вес ставят их в невыгодное положение для использования в аэрокосмической промышленности и для телекоммуникационных приложений. Таким образом, это имеет большое значение для обеспечения лучшей защиты с более тонкими пленками».

Их исследования допускают, что карбид титана, толщиной несколько атомов, один из более чем двадцати материалов из семейства Максенов, открытого группой ученых из Университета Дрекселя, может быть более эффективным при блокировке и удерживании электромагнитных шумов, благодаря его преимуществу – экстремально малой толщине, и легкости нанесения покрытия распылительным способом на любую поверхность, как обычная краска.Современные материалы, применяемые для экранирования электромагнитных помех, добавляют значительный вес и объем мобильным устройствам. Это можно устранить нанесением тонкого покрытия максена для защиты отдельных компонентов.
«Поскольку технологии стремительно развиваются, мы ожидаем, что смарт устройства с каждым днем будут иметь все больше возможностей и уменьшаться в размерах. Это значит, что все больше электронных компонентов можно будет поместить в одно устройство и появление все большего количества девайсов вокруг нас» - поясняет Юрий Гогоци, заслуженный и почетный профессор Колледжа Инженерии и Института Наноматериалов Университета Дрекселя, который подал эту идею и руководит исследованием. Чтобы все компоненты работали без помех, нам нужны отражатели, которые должны быть тонкими, легкими и простыми в применении для устройств с разной геометрией и размерами. Мы предполагаем, что Максены станут следующим поколением защитных (экранирующих) материалов для портативной, гибкой и носимой электроники.
Исследователи на Факультете материаловедения и инженерии Университета Дрекселя провели испытание образцов максеновых пленок разной толщины - от нескольких микрон (одна тысячная миллиметра) до 45 микрон, что чуть тоньше человеческого волоса.
Это очень важно, потому что эффективность экранирования материала, мера способности материала блокировать электромагнитное излучение, проходя через него, имеет тенденцию расти при увеличении его толщины, и для целей данного исследования команда ученых пытается определить самую тонкую итерацию защитного материала, при которой излучение все еще может эффективно блокироваться.
Ученые обнаружили, что, когда дело доходит до эффективности экранирования, тонкая пленка MXene конкурирует с медной и алюминиевой фольгой. А при увеличении толщины покрытия максенами до 8 микрометров, можно достичь 99,9999 процента блокирование излучения на частотах, охватывающих диапазон от сотовых телефонов до радаров.
По сравнению с другими синтетическими материалами, такими как графеновые или углеродные волокна, тонкий образец максена показал гораздо лучшие результаты. На самом деле, для достижения коммерческих требований электромагнитного экранирования, используемые в настоящее время углерод-полимерные композиты должны быть по толщине чуть более одного миллиметра, что добавило бы совсем немного толщины таким устройствам, как iPhone, например, толщина которого составляет всего семь миллиметров.
Максен способен отражать электромагнитные помехи за счет поглощения и захвата излучения между его слоями.Ключевые особенности определяющие производительность MXene заключаются в его высокой электропроводности и двумерной структуре. По мнению авторов, когда электромагнитные волны вступают в контакт с максеном, некоторые из них сразу же отражаются от его поверхности, в то время как другие проходят через поверхность, но теряют энергию среди атомарно тонких слоев материала. Нижние энергетические электромагнитные волны в конечном счете, отражаются назад и вперед от внутренних слоев, пока они полностью не поглощаются в структуре.
Еще одной особенностью, предвещающей пользу MXene в области защиты носимых устройств уже на этом этапе, является то, что его эффективность экранирования остается такой же крепкой, даже когда он сочетается с полимером, для образования композитного покрытия. А по весу максен даже превосходит чистую медь.
По словам профессора Юрия Гогоци, это открытие имеет большое значение, так как материал с коммерческой точки зрения соответствует сразу нескольким требованиям для использования в производстве устройств с экранированием электромагнитной интерференции. Максен сочетает многие из этих характеристик, в том числе высокую эффективность экранирования, низкую плотность, малую толщину, высокую гибкость и простоту обработки. Так что он является отличным кандидатом для использования в многочисленных приложениях.
Эта технологическая разработка была получена в результате фундаментального изучения свойств максена благодаря финансированию, выделенному Национальным научным фондом National Science Foundation. Следующим шагом для исследовательской группы будет поиск финансирования для более широкого исследования на других максенах для определения лучшего экранирующего материала и тестирования его в устройствах.

Источник: http://drexel.edu/now/archive/2016/September/MXene-EMI

 

 

 

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

ADVANCED SCIENCE NEWS: Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего».

yurigogotsi_drexel_university_2018.jpg - 466.16 Kb

Юрий Гогоци прирожденный  химик, его волнуют научные открытия и он даже не представляет, что мог бы заниматься чем- то иным.

Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего». Он с большим энтузиазмом относится к использованию нанотехнологий для создания «новых искусственных материалов, конструкций и устройств из наноразмерных строительных блоков» и к более широкому применению «симуляций, моделирования и компьютерных расчетов для решения проблем материаловедения», хотя и признает обеспокоенность по поводу неизвестных эффектов, которые искусственный интеллект окажет на нашу будущую жизнь. 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества по программе Горизонт 2020 посетили партнерскую организацию Университет Дрекселя, Филадельфия, США, сентябрь-октябрь 2018 г.

alt

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Дрекселя, перенимают опыт в синтезе двумерных наноматериалов максенов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег из группы Института Наноматериалов Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци по синтезу максенов, их обработке и применениям для разных назначений. Участниками  от MRC совместно с  исследователями из Дрекселя в химической лаборатории Университета Дрекселя были синтезированы максены  для нужд проекта NANO2DAY. 

 
Директор Materials Research Centre Алексей Гогоци во время рабочей поездки в Университет Дрекселя по по проекту NANO2DAY выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre

altДиректор Materials Research Centre (Киев, Украина) Алексей Гогоци  во время рабочей поездки по по проекту  европейской программы HORIZON 2020 MSCA RISE Project №777810 NANO2DAY в Университет Дрекселя выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre, ее деятельности и участии в международных научно-исследовательских проектах, и в частности проекта NANO2DAY.

 
Директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer из University of Chemistry and Technology, Прага, Чехия, и посетил его семинар по 2d наноматериалам, Университет Дрекселя, США, 18 октября 2018 г.

altВо время рабочей поездки в Университет Дрекселя по международномунаучно-исследовательскому проекту NANO2DAY в рамках европейской научной программы HORIZONT 2020 директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer  из Высшей школы химической технологии,  Прага, Чехия, и посетил его семинар по наноматериалам. Професоор Zdenek Sofer выступил с интересным докладом посвященным разным двумерным материалам помимо графена. 

 

 
Визит по проекту NANO2DAY ученого-исследователя Максима Плахотнюка из Датского Технического Университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в сентябре-ноябре 2018 г.

NANO2DAY project Maksym Plakhotnyuk, DTU visited MRC, November 2018Ученый-исследователь Максим Плахотнюк из исследовательской группы Technical University of Denmark (DTU), возглавляемой проф. Леоном Мишнаевским (prof. Leon Mishnaevsky, Technical University of Denmark), посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении сентября-ноября 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.