導讀
據美國德雷塞爾大學官網近日報導，該校研究人員報告了一種塗有導電二維材料 MXene 的織物，它能高度有效地阻擋電磁波和潛在的有害輻射。
背景
在這個日新月異的科技時代中，新技術的普及為人類生活帶來了極大便利，可是安全性方面的問題往往會令人擔憂。
舉例來說，射頻識別(RFID)技術已經在身份證、信用卡、銀行卡、門禁卡、公交卡等產品中廣泛應用。然而，根據媒體的報導以及科研人員的研究，高科技黑客會採用一種「數字盜竊」的手段，無需接觸你的卡片，採用RFID讀卡器來盜刷你的卡片，甚至盜取你的個人身份信息。
（圖片來源：Pixabay）
基於這面的擔憂，有些廠家開始採用電磁屏蔽材料，製造出可阻斷外界射頻信號的特殊錢包、卡套、口袋。這些產品能夠阻擋近距離的無線掃描，保護各種電子卡證內的信息不被非法設備遠程盜取和複製，有效防止信息洩密。不過也有研究人員認為，這種擔憂可能被過分誇大了，因為卡片中的信息以及卡片傳遞的信息往往都是經過加密的，很難被破解。
然而除了這個功能，阻擋電磁波的紡織品還可以用於防消磁、防輻射、防打擾等等。隨著越來越多的智能織物都集成了感知和通信功能，對於這種織物的需求也會日益增多。另外，還有一個重要的應用就是國防，這種織物可以防止重要的設備受到黑客攻擊和跟蹤，也可以防止人員受到強烈電磁輻射的攻擊。
（圖片來源：紐約大學坦登工程學院）
創新
近日，美國德雷塞爾大學工程學院的研究人員報告了一種塗有導電二維材料 MXene 的織物，它能高度有效地阻擋電磁波和潛在的有害輻射。研究成果發表在材料科學雜誌《CARBON》上。對於將技術能力融入服裝和配飾中來說，這項發現是一個關鍵進展。
（圖片來源：德雷塞爾大學）
德雷塞爾大學教授、這項研究的領導者尤裡·高果奇（Yury Gogotsi）表示：「可穿戴設備需要屏蔽行動裝置產生的電磁幹擾（EMI），這種屏蔽應該作為服裝的一部分。我們早就知道，MXene 能比其他材料更好地阻擋電磁幹擾，但這項發現表明，它能夠有效附著在織物上，並保持其獨特的屏蔽能力。」
技術
這種幹擾來源於電子設備產生的殘餘電磁場。用戶認為它是一種嗡嗡聲，設備功能的遲緩或者暫時的停頓。這是一種短暫的麻煩，但是隨著行動裝置、可穿戴設備、物聯網技術的廣泛使用，這些時刻變得越來越頻繁。
（圖片來源：CC0 Public Domain）
高果奇教授稱，改善這些設備的設計，需要採用屏蔽材料來容納由設備產生的電磁場，以及阻擋由其他設備產生的幹擾。大約十年前，高果奇團隊，首先製造並研究了這種導電的二維 MXene 材料，並且測試了使用 MXene 塗層來實現電磁屏蔽，效果令人滿意。
高果奇表示：「MXene 非常適合用作屏蔽，因為它可以穩定地生產為噴霧塗層、油墨或塗料，從而應用於紡織品，而不會增加太多的重量或佔用更多的空間。我們還發現，MXene 屏蔽可以吸收和反射電磁波，所以它不僅可以保護可穿戴設備和電子工具，還可以保護人們免受強烈的電磁場影響。」
用導電的 MXene 薄片塗覆纖維素紗線創造出一種高度導電且耐用的材料。（圖片來源：德雷塞爾大學）
研究人員最近的發現表明，這種在 MXene 溶液中浸塗的普通棉布或者亞麻布，會使其轉化為一種同樣強大的屏蔽材料，以超過99.9%的效率阻擋 EMI。
（圖片來源：德雷塞爾大學）
懸浮在溶液中的 MXene 小薄片，由於其電荷而自然地粘附到傳統棉麻織物的纖維上。這就產生了一種徹底且持久的塗層，而無需複雜的預處理和後處理工藝來生產大多數商用的導電紗線和織物。
浸塗工藝（圖片來源：德雷塞爾大學）
作為研究的一部分，在正常條件下存放兩年後，研究人員對塗有 MXene 的織物測試，其屏蔽效率僅輕微下降了約10%。
高果奇研究小組的博士生 Simge Uzun 表示：「這項工作為當前的 EMI 屏蔽紡織品提供了一個大大改進的替代品。MXene 塗層織物不僅超越了商業金屬塗層織物的性能，而且它們可以通過塗層形式的水溶液可持續生產，無需額外的加工或化學添加劑。」
關鍵詞
智能織物、電磁屏蔽、MXene
參考資料
【1】Simge Uzun, Meikang Han, Christina J. Strobel, Kanit Hantanasirisakul, Adam Goad, Genevieve Dion, Yury Gogotsi. Highly Conductive and Scalable Ti3C2T -Coated Fabrics for Efficient Electromagnetic Interference Shielding. Carbon, 2020; DOI: 10.1016/j.carbon.2020.12.021