Прорыв в защите электроники: создана прозрачная пленка, блокирующая 99% электромагнитных помех
Наш мир окутан невидимой паутиной беспроводных сигналов: от мобильной связи и Wi-Fi до сетей 5G и датчиков умных устройств. Эти технологии, однако, создают побочный эффект — электромагнитные помехи, способные нарушать работу точной электроники в медицинских имплантатах, носимых сенсорах и гибких дисплеях. Традиционные экраны из металла, блокирующие помехи, громоздки, непрозрачны и негибки. Команда исследователей представила революционное решение: ультратонкую, гибкую и прозрачную пленку, которая блокирует свыше 99% электромагнитного излучения.
Ключевой проблемой до сих пор был неразрешимый компромисс: материалы с высокой электропроводностью, как правило, непрозрачны, а прозрачные материалы плохо проводят ток. Ученые из Университета Глазго преодолели это противоречие, создав пленку из серебряных нанопроводов, в тысячи раз более тонких, чем человеческий волос. Используя метод интерфейсной диэлектрофорезиса, они с помощью электрического поля выстроили нанопровода в аккуратные, точно выровненные узоры на гибкой пластиковой подложке. Между проводами сохранились микроскопические зазоры, играющие роль буферов, которые рассеивают энергию падающих электромагнитных волн.
На втором этапе исследователи применили сверхкороткие импульсы лазера для «сварки» нанопроводов в точках контакта. Эта обработка не только снизила электрическое сопротивление материала в 46 раз, но и неожиданно повысила его прозрачность на 10%, очистив поверхность проводов. «Это первый случай, когда в металлических сетях из нанопроводов удалось одновременно улучшить и электропроводность, и оптическую прозрачность», — отметил ведущий исследователь Чжан Цзюньган.
Итоговый материал продемонстрировал выдающиеся характеристики. Он блокирует более 99,97% излучения, обеспечивая эффективность экранирования свыше 35 децибел в диапазоне частот от 2,2 до 6 ГГц, куда входят Wi-Fi и 5G. При этом пленка сохраняет 83% прозрачности при толщине всего 5,1 микрона. «Производительность наших материалов в экранировании помех превосходит показатели неупорядоченных нанопроводов более чем в тысячу раз. Это открытие может лечь в основу широкого спектра гибких и имплантируемых устройств будущего», — заявил соавтор работы, профессор Хади Хейдари.
Эта технология снимает важное препятствие для электроники нового поколения. Устройства, которые должны гнуться, растягиваться или работать внутри человеческого тела, теперь можно защитить от помех без тяжелых металлических экранов. Метод также пригоден для масштабирования: команда уже создала образцы пленки размером 40 на 80 сантиметров. Вопросы долговечности и биосовместимости материала требуют дальнейшего изучения, но представленная работа открывает путь к прозрачной и гибкой электронике, не боящейся электромагнитных бурь.
Исследование в журнале ACS Nano.