Исследователи из Дрексельского университета разработали новую «умную» ткань, покрытую материалом под названием MXene. Такое покрытие наделяет «ткань Фарадея» высокой электропроводимостью, при помощи которой та эффективно блокирует электромагнитное излучение и даже часть спектра ионизирующего излучения.

В современном мире существует немалый спрос на материалы, способные блокировать электромагнитное излучение. Несколько лет назад широкое коммерческое распространение получили специальные кошельки, портмоне, сумки и накладки на карманы, которые должны были защитить кредитные карты, паспорта, личные устройства и бесконтактные автомобильные ключи от происков высокотехнологичных воров. Хотя немало экспертов считали такие приспособления бесполезными, спрос на материалы, способные блокировать электромагнитное излучение, продолжит расти – на этот раз из-за тенденции к распространению «умной» одежды, снабжённой различными сенсорами и коммуникационными технологиями. К примеру, для нормальной работы носков Owlet Smart Sock, которые отслеживают параметры жизнедеятельности младенцев и оповещают родителей о каких-либо проблемах, необходимо, чтобы им не мешали электромагнитные помехи, постоянно исходящие от различных мобильных устройств. Кроме того, подобные защитные материалы пришлись бы кстати для оборонных нужд в условиях боевых действий.

Главный научный руководитель проекта профессор Юрий Гогоци рассказал, что его команде и прежде было известно о способности материала MXene блокировать электромагнитное излучение. Однако новое исследование показало, что данный материал легко наносится на различные поверхности и по-прежнему сохраняет свои свойства. MXene представляет собой двумерное неорганическое вещество, в состав которого входят карбиды переходных металлов – в случае последнего эксперимента Дрексельского университета это карбид титана Ti₃C₂T_x. Данное вещество выглядит как тёмно-серый порошок из мелких двумерных кристаллов. Экранирование покрытой им поверхности происходит за счёт захвата и поглощения электромагнитных волн в многослойной структуре вещества. Часть излучения сразу отражается от его поверхности, а оставшиеся волны «теряются» среди атомарно тонких слоёв MXene: они многократно отражаются внутри материала, постепенно теряя свою энергию.

По словам профессора Гогоци, толщина MXene может достигать нескольких микрон, но даже столь тонкая плёнка по-прежнему сохраняет свои экранирующие свойства. При толщине в 8 микрометров процент блокирования излучения на частотах в диапазоне мобильных телефонов и различных радаров составляет более 99,9%. Исследователи считают, что подобные вещества станут отличной альтернативой привычным экранирующим материалам вроде медной или алюминиевой фольги по мере распространения всё более миниатюрных «умных» устройств, чувствительных к электромагнитным помехам.

В рамках последнего исследования инженеры обнаружили, что вещество MXene достаточно стабильно, чтобы его можно было растворять в воде и наносить на ткани в составе спрея, чернил или краски. В рамках эксперимента исследователи покрыли веществом MXene Ti₃C₂T_x обычные хлопковые и льняные ткани: благодаря электрическому заряду его кристаллы легко пристали к волокнам, образовав устойчивое однородное покрытие. Более того, для сохранения покрытия ткань не нуждается в предварительной или последующей обработке. В рамках исследования учёные также протестировали экранирующие свойства «тканей Фарадея» спустя 2 года хранения в «домашних» условиях: анализ показал незначительное снижение эффективности защиты в пределах от 8% до 13%.