Conheça o MXene

Não há como negar o papel vital que as ondas eletromagnéticas desempenham no nosso mundo digital moderno. Mas, à medida que mais dispositivos entram em uso, a interferência está se tornando problemática para algumas aplicações, como dispositivos vestíveis.

Uma pesquisa publicada recentemente na revista CARBON demonstrou a utilidade de um material condutor bidimensional chamado MXene no fornecimento de interferência eletromagnética (EMI) para dispositivos vestíveis e móveis.

Yury Gogotsi, Ph.D., líder da equipe de pesquisa da Universidade Drexel, discutiu em um comunicado à imprensa como está se tornando necessário integrar a proteção EMI nas roupas para proteger os dispositivos vestíveis. Esta necessidade torna-se mais premente à medida que os dispositivos vestíveis se tornam mais comuns e necessários na vida diária.

A EMI pode desestabilizar conexões importantes, levando à lentidão e à perda da função dos dispositivos eletrônicos. Em dispositivos de consumo, isso pode ser irritante. Em dispositivos de nível médico, isto pode ser perigoso.

Como o MXene pode ser revestido em tecidos, ele marca um desenvolvimento importante na tecelagem potencialmente segura de recursos tecnológicos, como sensores e circuitos de RF, em roupas.

O departamento de notícias da Drexel referiu-se a este tecido revestido com MXene como "tecido Faraday" em referência à famosa gaiola de Faraday, demonstrada pela primeira vez por Michael Faraday, que bloqueia campos eletromagnéticos em um invólucro envolvendo-o em materiais condutores.

Para proteger dispositivos eletrônicos contra EMI, componentes importantes geralmente são envoltos em um material de blindagem, como cobre ou folha metálica. No entanto, esses materiais de blindagem podem adicionar peso e volume aos dispositivos, o que é difícil para aplicações onde o tamanho e o espaço são importantes, como eletrônicos implantáveis ​​e vestíveis. Esses materiais de blindagem também não reduzem o ruído ambiente porque apenas refletem as ondas que chegam.

MXenes são um tipo de compostos bidimensionais de carboneto e nitreto que são altamente condutores e possuem alto potencial para aplicações como eletrodos de carregamento de bateria mais rápidos. Embora as capacidades de bloqueio EMI do MXene fossem conhecidas antes da pesquisa da equipe Drexel, o estudo demonstra a ideia de que ele pode aderir eficientemente aos tecidos e manter seus atributos de blindagem.

Gogotsi e colegas têm trabalhado com carbonitreto de titânio, um tipo de MXene, para criar um material capaz de proteger contra radiação eletromagnética. Em descobertas publicadas recentemente, os pesquisadores descrevem um material fino, com poucos átomos de espessura, que absorve ondas em vez de refleti-las.

Gogotsi, que trabalha com MXenes há quase uma década, acredita que os MXenes são aplicáveis ​​para uso como blindagem EMI. Isso ocorre porque os MXenes podem ser desenvolvidos de forma estável como um revestimento em spray, permitindo que sejam aplicados em têxteis sem adicionar peso ou ocupar espaço.

No vídeo abaixo, um pesquisador mostra dois telefones conectados em uma chamada e um deles sendo embrulhado em tecido revestido com MXene. O sinal para a chamada seguinte é bloqueado pelo MXene e não consegue se conectar.

Neste estudo, os pesquisadores revestiram tecidos normais de algodão e linho em uma solução MXene. Eles descobriram que isso transforma o tecido em um material de proteção, bloqueando a EMI com 99,9% de eficácia. Os flocos de MXene suspensos em solução aderem às fibras de algodão e linho devido à sua carga elétrica. Isto produz um revestimento durável completo sem a necessidade de outros processos de pré/pós-tratamento.

Os tecidos revestidos com MXene foram testados após serem armazenados em condições normais por dois anos e ainda demonstraram alta eficiência de blindagem, que caiu apenas ligeiramente de 8% a 13%.

Além da proteção contra EMI, os novos tecidos bloqueadores de ondas também podem ajudar na construção de trajes de proteção para pessoas que precisam entrar em ambientes com níveis perigosamente elevados de campos eletromagnéticos. Com esta inovação do tecido bloqueador EMI, as adaptações podem ser inúmeras.

Captura de tela em destaque usada como cortesia da Drexel University.