전기 방사된 나노 소재는 뛰어난 보호 기능을 제공합니다.

전하 축적에 직면했을 때 액체 표면 장력의 흥미로운 거동을 활용하는 나노 물질을 제조하는 최첨단 방법인 전기방사(Electrospinning)는 전하 축적에 직면했을 때 보호할 수 있는 직물을 생산하기 위해 사용되었습니다.

칭화대학교 출판부

이미지: MXene과 자성 나노입자가 나노시트에 내장되어 전기방사 주사기에서 직물 실로 형성되는 모습을 보여주는 만화.더보기

출처: Nano Research, Tsinghua University Press

엔지니어들은 나노 물질을 제조하는 새로운 기술인 '전기 방사'를 사용하여 전자기 간섭에 대한 고성능 보호 기능을 제공하는 새로운 직물을 생산했습니다. 전자기 간섭은 전자 장치의 오작동을 초래할 수 있고 높은 수준의 노출에서는 인체 건강에 해를 끼칠 수 있습니다.

이 기술은 2022년 12월 31일 Nano Research에 게재된 논문에 설명되어 있습니다.

전기 장비에서 생성된 전기장과 자기장은 내부적으로나 외부적으로 디지털 시스템에 부정적인 간섭을 일으킬 수 있습니다. 이러한 중단은 이러한 장치가 서로 가까이 작동하는 경우, 특히 심장 박동기 및 인슐린 펌프와 같은 의료 장비 또는 운송의 경우 위험한 오작동을 초래할 수 있습니다. 그리고 이러한 간섭은 전자 장치에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 짧은 기간 동안 매우 높은 수준으로 영향을 미칠 수 있으며 부분적으로 생체 전자기 프로세스를 사용하는 인간 생물학도 위험에 처할 수 있습니다.

이러한 모든 이유로 인해 전자기 간섭으로부터 사람, 장치 및 장치 부품을 보호하기 위해 많은 노력이 필요합니다. 장치, 특히 웨어러블 장치가 지나치게 부피가 크고 무거워지는 것을 방지하려면 이러한 차폐 장치도 가볍고 유연해야 합니다.

1960년대부터 이러한 차폐는 금속 와이어 직물, 화학 섬유와 혼합된 금속 와이어 및 은색 도금의 사용에 중점을 두었습니다. 그러나 높은 비용과 열악한 유연성은 이러한 전자기 보호 직물이 널리 수용되는 데 주요 장벽이었습니다.

최근에는 군용 스텔스 기술의 전자파 차폐 요구로 인해 그래핀에서 탄소 에어로겔 및 탄소 나노튜브에 이르는 새로운 탄소 기반 재료가 이러한 재료의 특수한 구조 덕분에 다양한 전자파 흡수 및 차폐 응용 분야에서 큰 성공을 거두며 적용되었습니다. 전자기파의 높은 감쇠를 달성하기 위해 주로 층 간 방사선의 산란 및 반사와 전자 전달에 의존하는 미세한 및 나노 규모의 기술입니다. 또한 높은 전기 전도성과 표면적, 경량, 유연성 및 환경 지속 가능성의 이점을 누릴 수 있습니다.

소위 1차원 재료(길이가 1~100나노미터 사이이고 사실상 너비가 없는 예외적으로 얇은 리본 또는 와이어)와 2차원 재료(비슷하게 얇은 재료이지만 평면 형태로 존재함)를 결합하여 구성된 특수 메쉬 구조 복합재입니다. 매우 얇은 종이)는 전자파 흡수 및 차폐 특성이 특히 우수합니다.

"그러나 여기에서도 직물의 고유한 유연성을 유지하면서 전자파 보호, 내구성 및 편안함과 같은 여러 기능을 통합하는 것은 여전히 ​​​​어려운 과제로 남아 있습니다"라고 논문의 수석 저자이자 바이오섬유 국가 핵심 연구소 연구원인 Shuo Zhang은 말했습니다. 칭다오대학교 재료공학과 에코텍스타일.

그러나 최근 몇 년 동안 탄화물(탄소와 금속의 화합물)과 질화물(질소의 무기 화합물)로 만들어진 일련의 2차원 층 구조가 전자기 차폐 연구자들 사이에서 주목을 받기 시작했습니다. 이러한 2D 재료는 'MAX' 물질로 생산되므로 'MXenes'라고 합니다. 여기서 M은 티타늄, 바나듐, 크롬과 같은 초기 전이 금속을 나타냅니다. A는 알루미늄, 규소, 주석 등 주기율표의 A족 원소를 나타냅니다. X는 탄소 또는 질소를 나타냅니다. 'ene' 접미사는 그래핀과 나노 구조의 유사성을 암시하기 위해 붙은 것입니다.