Escudo eletromagnético bloqueia comunicações e interferência ao toque de um botão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/01/2023

A equipe testou diversas combinações até obter a melhor composição para a blindagem seletiva de ondas eletromagnéticas.
[Imagem: Meikang Han et al. - 10.1038/s41565-022-01308-9]

Blindagem contra ondas de rádio

Um revestimento constituído por materiais monoatômicos, montados na forma de uma película ultrafina, fabricada por spray, consegue bloquear a radiação eletromagnética com o toque de um botão.

Além de criar zonas livres de comunicação, evitar interferências e proteger as comunicações móveis contra invasões, esta inovação pode otimizar o desempenho dos aparelhos eletrônicos e fortalecer as conexões sem fio.

A equipe do professor Yury Gogotsi, da Universidade Drexel, nos EUA, havia demonstrado anteriormente que materiais monoatômicos chamados MXenos (pronuncia-se mecsenos), descobertos há pouco mais de uma década, podem ser transformados em um potente escudo ativo contra ondas eletromagnéticas quando combinados com uma solução eletrolítica.

Agora, a equipe mostrou como essa blindagem eletromagnética pode ser ajustada com a aplicação de uma pequena tensão elétrica - menor que a produzida por uma pilha comum.

"O controle dinâmico do bloqueio de ondas eletromagnéticas tem sido um desafio tecnológico significativo para proteger aparelhos eletrônicos que funcionam em frequências de gigahertz e uma variedade de outras tecnologias de comunicação," disse Gogotsi. "Como o número de aparelhos sem fio usados nos setores industrial e privado aumentou em ordens de magnitude na última década, a urgência desse desafio também cresceu. É por isso que nossa descoberta - que pode mitigar dinamicamente o efeito da interferência eletromagnética nesses aparelhos - pode ter um amplo impacto."

As camadas do nanomaterial bloqueiam uma larga faixa de frequências.
[Imagem: Drexel University]

Escudo eletromagnético

A chave para obter o ajuste bidirecional da propriedade de blindagem eletromagnética do MXeno é usar o fluxo e a expulsão de íons para expandir e comprimir alternadamente o espaço entre as camadas do material, fazendo-o funcionar como um acordeom.

Quando se aplica uma pequena voltagem ao filme, os íons entram - ou se intercalam - entre as camadas do MXeno, alterando a carga de sua superfície e induzindo a atração eletrostática, que por sua vez altera o espaçamento das camadas, a condutividade e a eficiência de blindagem do material. Quando os íons são desintercalados, com o desligamento da corrente, as camadas do MXeno voltam ao seu estado original.

A equipe testou 10 combinações diferentes de MXeno-eletrólito, aplicando-as com um pulverizador de tinta na forma de camadas de 30 a 100 vezes mais finas do que um fio de cabelo humano. Os materiais demonstraram consistentemente a capacidade de ajuste dinâmico da eficiência na blindagem da radiação de micro-ondas, o que é impossível de se obter com metais tradicionais usados como blindagem.

"Estes resultados indicam que os filmes de MXeno podem alternar de blindagem de interferência eletromagnética para transmissão de ondas quase-eletromagnéticas por oxidação eletroquímica dos MXenos," escreveu a equipe em seu artigo. "O filme MXeno pode potencialmente servir como um interruptor dinâmico de blindagem EMI [interferência eletromagnética]."

Mas o dispositivo perdeu o desempenho após um pouco mais de 500 ciclos de carga e descarga, mostrando que ainda há trabalho a ser feito para seu uso prático - o inchar e desinchar acaba fazendo o material se esfacelar.

• Por que MXenos são investimento melhor que o grafeno

A equipe já está testando a construção de um tecido contra interferência eletromagnética.
[Imagem: Drexel University]

Blindagem de MXeno

Os MXenos, ou materiais de fase MAX, reúnem as melhores propriedades das cerâmicas e dos metais, com a vantagem de serem produzidos como materiais monoatômicos, quase tão finos quanto o grafeno.

Como são altamente condutivos, os MXenos são perfeitos para refletir ondas de radiação eletromagnética, incluindo as de micro-ondas, que podem causar estática, retorno ou diminuir o desempenho dos sistemas de comunicação.

Além disso, como consiste em uma camada monoatômica, a estrutura química interna do MXeno também pode ser alterada temporariamente para permitir a passagem dessas ondas eletromagnéticas. Isso significa que um revestimento fino pode ser controlado para permitir a passagem das ondas de interesse e reter aquelas que representam interferência.

"Sem ser capaz de controlar o fluxo e refluxo das ondas eletromagnéticas dentro e ao redor de um dispositivo, é como uma torneira pingando - você não está realmente desligando a água e esse gotejamento constante não é bom," comparou Gogotsi. "Nossa blindagem garante que a torneira esteja apertada, por assim dizer, então nenhuma radiação eletromagnética está vazando ou entrando até que queiramos usar o dispositivo."

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