加州大学河滨分校霍莉·奥伯著 填充准1D TaSe3纳米线的聚合物薄膜
信用:扎拉·巴拉尼/加州大学河滨分校 随着电子设备渗透到公共生活和个人生活的各个角落，工程师们正在努力寻找重量轻、机械稳定、灵活、易于制造的材料，这些材料可以保护人类免受过量的电磁辐射，并防止电子设备相互干扰
加州大学河滨分校的工程师在该领域的顶级期刊《高级材料》上发表了一份突破性报告，描述了一种使用准一维纳米材料填料的柔性薄膜，该薄膜结合了优异的电磁屏蔽和易于制造的特点
资深作者亚历山大·阿说:“这些新型薄膜有望应用于高频通信技术，这种技术需要柔性、轻质、耐腐蚀、廉价和电绝缘的电磁干扰屏蔽薄膜。”
巴兰丁，加州大学河滨分校马兰和罗斯玛丽·伯恩工程学院电气和计算机工程的杰出教授
“它们与高频射频辐射强耦合，同时在直流测量中保持电绝缘
" 当来自不同电子设备的信号相互交叉时，就会产生电磁干扰，从而影响性能
例如，来自手机或笔记本电脑无线网络，甚至厨房搅拌机的信号可能会导致静电出现在电视屏幕上
同样，航空公司指示乘客在着陆和起飞时关掉手机，因为手机信号会干扰导航信号
工程师们很久以前就知道任何电子设备都可能影响附近设备的功能，并开发了屏蔽电子设备干扰信号的材料
但是现在电子设备已经变得无处不在、体积小、无线连接，并且对无数的基本服务至关重要，由电磁干扰引起的故障的机会和风险已经激增，并且传统的电磁干扰屏蔽材料通常是不够的
更多的电子设备意味着人类也比过去暴露在更大的电磁辐射下
下一代电子产品将需要新的屏蔽材料
巴兰丁领导的团队开发了具有不寻常填料的复合材料的可扩展合成——化学剥离的准一维范德瓦尔斯材料束
该复合材料在千兆赫和亚太赫兹频率范围内表现出优异的电磁干扰屏蔽材料，对当前和未来的通信技术非常重要，同时保持电绝缘
石墨烯是最著名的范德瓦尔斯材料
它是二维的，因为它是一个强束缚原子的平面
由于范德华力的微弱耦合，石墨烯的许多平面组成了一个块状石墨晶体
多年来，研究特别集中在二维层状范德瓦尔斯材料上，这种材料脱落成原子平面
准1D TaSe3纳米线
信用:扎拉·巴拉尼/加州大学河滨分校 一维范德瓦尔斯材料由强束缚的原子链组成，而不是由平面组成，平面由范德华力弱束缚
这种材料脱落成针状的“一维”结构，而不是二维平面
巴兰丁小组对一维金属进行了开创性的研究，展示了它们不同寻常的特性
在新的论文中，巴兰丁小组报告了使用一种化学过程，这种过程可以扩大到这些一维材料的大规模生产
巴兰丁声子优化工程材料(POEM Center)的研究教授和项目科学家扎拉·巴拉尼(Zahra Barani)和法里博兹·卡尔加(Fariboz Kargar)合成了这种独特的复合材料，方法是用化学物质处理过渡金属三卤化物(TaSe3)，这是一种具有准一维晶体结构的层状范德瓦尔斯材料，使其脱落针状、准1D范德瓦尔斯纳米线，其纵横比极高，高达约106，比厚度长得多
在之前的研究中，该小组发现，一束束准1D TaSe3原子线可以支持高电流密度
“这些材料没有标准的剥离方法
我做了许多试错实验，同时检查分裂能和其他重要参数，以高产率剥离它们
我知道关键是得到尽可能高纵横比的束，因为电磁波与更长和更细的束耦合得更好
这需要在每个剥离步骤后进行光学显微镜和扫描电子显微镜表征，”第一作者巴拉尼说
研究人员在一个由特殊聚合物制成的基质中填充了成束的脱落细胞，形成了一层薄薄的黑色薄膜
合成的复合膜在保持电绝缘的同时，表现出阻挡电磁波的优异性能
填料含量低的聚合物复合材料特别有效
复合材料的电磁屏蔽效能与填料的长宽比有关
长宽比越高，提供有效电磁屏蔽所需的填料浓度就越低，”卡尔加说
这是有益的，因为通过降低填料含量，可以利用聚合物的固有特性，如轻质和柔韧性
在这方面，我可以说，这类材料一旦适当剥离，控制厚度和长度，就是例外
" “最后，我答对了，准备了一种复合材料，并测量了电磁干扰特性
结果令人惊讶:没有导电性，但超过99
微米厚薄膜99%的电磁干扰屏蔽，”巴拉尼补充说
准1D范德瓦尔斯金属填料可以廉价地大量生产
巴兰丁说，对作为单个导体的准1D范德瓦尔斯材料的原子束以及这种材料的复合材料的研究才刚刚开始
“我相信我们很快就会看到准1D范德瓦尔斯材料的巨大进步，就像准二维材料一样，”他说
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