Forskare vid Drexel University's College of Engineering har rapporterat att tyg belagt med en ledande, tvådimensionellt material som kallas MXene, är mycket effektivt för att blockera elektromagnetiska vågor och potentiellt skadlig strålning. Upptäckten är en nyckelutveckling för arbetet med att väva in teknisk kapacitet i kläder och accessoarer.

Material som blockerar elektromagnetiska vågor hade ett kommersiellt ögonblick för en handfull år sedan när rädslan för att högteknologiska tjuvar skulle kunna skanna eller kopiera kreditkort, pass eller hacka sig in i bärbara datorer och kontaktlösa bilnycklar fick folk att lägga dem i speciella plånböcker, väskor och skyddade fickor. Även om rapporteringen tyder på att dessa farhågor var överdrivna, Efterfrågan på denna typ av textil kommer sannolikt att växa i takt med att fler tillverkare införlivar avkännings- och kommunikationsteknik i tyger.

De kan också sättas in i nationella försvarsorganisationer för att skydda enheter från spårning och hackning och för att skydda människor mot stark mikrovågsstrålning - det slag som kan ha använts mot amerikanska och kanadensiska diplomater enligt senaste rapporter.

"Bärbara enheter kommer att behöva avskärmas från elektromagnetisk störning (EMI) som regelbundet produceras av mobila enheter, och att skärmningen ska integreras som en del av plagget, "sa Yury Gogotsi, Ph.D., Distinguished University och Bach professor vid Drexel, som ledde forskning som nyligen publicerats i materialvetenskapstidskriften KOL . "Vi har vetat under en tid att MXene har förmågan att blockera elektromagnetiska störningar bättre än andra material, men den här upptäckten visar att den effektivt kan fästa vid tyger och behålla sina unika avskärmningsförmåga."

Störningarna kommer från kvarvarande elektromagnetiska fält som produceras av elektroniska enheter. Användare märker det som ett buzz, en långsammare eller tillfällig stopp i en enhets funktion. Det är en tillfällig olägenhet, men dessa ögonblick blir allt vanligare med utökad användning av mobila enheter och uppkopplad teknik – inklusive wearables.

Förbättra designen av dessa enheter, enligt Gogotsi, innebär att man använder ett avskärmningsmaterial för att innehålla elektromagnetiskt fält som genereras av enheten, samt skydda den från störningar från andra enheter. Gogotsis team, som först producerade och studerade de ledande tvådimensionella MXene-materialen för nästan ett decennium sedan, har testat MXene-beläggningar för denna roll, med lovande resultat.

"MXenes är väl lämpade för användning som avskärmning eftersom de kan produceras stabilt som en spraybeläggning, ett bläck eller en färg, så att de kan appliceras på textilier utan att lägga mycket vikt eller ta mer plats, ", sa Gogotsi. "Vi har också upptäckt att MXene-skärmning kan absorbera och reflektera elektromagnetiska vågor, så att det inte skyddar bärbara enheter och elektroniska prylar, men också skydda människor från starka elektromagnetiska fält."

Forskarnas senaste fynd visar att doppbeläggning av vanligt bomulls- eller linnetyg i en MXene-lösning kommer att förvandla det till ett lika formidabelt skyddsmaterial - blockerar EMI med mer än 99,9 % effektivitet.

MXene-flingor suspenderade i lösning fäster naturligt vid fibrerna i konventionella bomulls- och linnetyger på grund av deras elektriska laddning. Detta ger en noggrann och hållbar beläggning, utan behov av för- eller efterbehandlingsprocesser för att producera de flesta kommersiella ledande garner och tyger.

Som en del av studien, de MXene-belagda tygerna testades efter att ha lagrats under normala förhållanden i två år och de visade endast en liten minskning av avskärmningseffektiviteten – ungefär 10 %.

"Detta arbete ger ett mycket förbättrat alternativ till nuvarande EMI-skärmande textilier, sa Simge Uzun, en doktorand i Gogotsis forskargrupp, som genomförde denna forskning som en del av hennes doktorsexamen program. "Mexene-belagda tyger överträffar inte bara prestandan hos kommersiella metallbelagda tyger, men de kan produceras på ett hållbart sätt genom beläggning i vattenlösning utan extra bearbetning eller kemiska tillsatser."