Мы живем в окружении множества невидимых сигналов: телефоны, Wi-Fi-роутеры, смарт-часы и медицинские датчики постоянно отправляют и получают электромагнитные волны. Они не только обеспечивают работу современных технологий, но и создают серьезный побочный эффект — электромагнитные помехи (ЭМП), которые могут вывести из строя чувствительную электронику. К ней в том числе относятся медицинские устройства, носимые датчики и гибкие дисплеи, выход из строя которых может иметь фатальные последствия.
До сих пор для блокировки ЭМП требовались приспособления из толстого слоя металла, которые были непригодны для многих устройств, особенно для прозрачной или гибкой электроники. Однако группа британских исследователей из университета Глазго представила уникальное решение в виде ультратонкой, гибкой и прозрачной пленки, которая может блокировать почти все нежелательное электромагнитное излучение. Результаты их работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Как отмечают исследователи, самой большой проблемой в этой области всегда был поиск компромисса. Материалы, которые хорошо проводят электричество, обычно блокируют свет, а прозрачные материалы, как правило, почти не проводят ток. Металлическая нанопроволока выглядела многообещающе, но при случайном расположении она не обеспечивала надежную защиту. Решить эту проблему позволил контроль расположения и соединения нанопроволок на наноуровне — межфазный диэлектрофорез. Проще говоря, ученые применили электрические поля определенной формы, которые аккуратно вытягивали тонкие серебряные нити, формируя на гибкой прозрачной пластиковой пленке ровные узоры.
Провода располагались близко друг к другу, но не были соединены между собой. Между ними оставались крошечные зазоры, образующие сеть, заполненную наноразмерными промежутками. Они действовали как микроскопические буферы энергии, ослабляя входящие сигналы до того, как они достигнут защищаемой электроники.
На втором этапе исследователи подвергли выровненные нанопроволоки воздействию коротких лазерных импульсов длительностью всего в пикосекунды. Они сварили нанопроволоки в местах их соприкосновения, создав прочные электрические соединения. Этот этап обработки принес редкую двойную пользу: электрическое сопротивление снизилось в 46 раз, а прозрачность улучшилась на 10%.
В ходе испытаний готовый материал блокировал больше 99,97% электромагнитного излучения, обеспечивая эффективность экранирования больше 35 децибел в диапазоне частот от 2,2 до 6 ГГц, который включает в себя распространенные диапазоны Wi-Fi и 5G. При этом пленки оставались на 83% прозрачными, а их толщина составляла всего 5,1 микрометра, что тоньше человеческого волоса.
Разработка устраняет главное препятствие на пути к созданию электроники будущего. Устройства, которые должны сгибаться, растягиваться или находиться внутри человеческого тела, теперь можно защитить от электромагнитных помех без добавления громоздких металлических слоев. Однако, как отмечают исследователи, еще предстоит выяснить, как этот материал будет вести себя в долгосрочной перспективе и в биологических средах.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России представили первый гаджет для контроля за аппетитом.
