La prolifération et la miniaturisation de l'électronique dans les appareils, les implants médicaux portables et d'autres applications ont rendu les technologies de blocage des interférences électromagnétiques (EMI) particulièrement importantes, tout en rendant leur mise en œuvre plus difficile. Alors que les EMI peuvent provoquer des interruptions de communication dans les applications critiques, entraînant des conséquences potentiellement désastreuses, les blindages EMI traditionnels nécessitent des épaisseurs importantes pour être efficaces, entravant la flexibilité de conception.

Une solution réside dans MXenes, une famille de carbures de métaux de transition 2D, nitrures, et les carbonitrures susceptibles de bloquer les EMI présentent une conductivité élevée et d'excellentes propriétés de blindage EMI. La clé de la commercialisation de ces matériaux est la fabrication à l'échelle de l'industrie.

Une équipe de recherche multi-institutions dirigée par Andre D. Taylor, professeur de génie chimique et biomoléculaire à la NYU Tandon School of Engineering a démontré une nouvelle approche de la fabrication de MXene qui pourrait conduire à des méthodes de production à grande échelle de films autoportants de MXene :la coulée en gouttes sur des substrats hydrophobes préconfigurés. Leur méthode a conduit à une amélioration de 38% de l'efficacité du blindage EMI par rapport aux méthodes conventionnelles. L'oeuvre, « Évolutif, Très conducteur, et Micropatternable MXene Films for Enhanced Electromagnetic Interference Shielding" dans le numéro du premier anniversaire de la publication Cell Press Question, suggère que les films MXene à micromotifs, préparé à l'aide d'une méthode évolutive et permettant un débit élevé, peut être facilement utilisé dans le blindage EMI, stockage d'Energie, et les applications optoélectroniques.

L'équipe, dont l'auteur principal Jason Lipton, un doctorat candidat sous la direction de Taylor, ainsi qu'Elisa Riedo de NYU Tandon et des chercheurs de l'Université Drexel et du Brookhaven National Laboratory, dispersions aqueuses coulées de nanofeuillets de MXene (de formule Ti 3 C 2 Tx) sur des substrats en polystyrène hydrophobe et les sécher. Après séchage, les films autoportants résultants pouvaient être facilement décollés, une méthode démontrant une variété d'avantages par rapport à la méthode classique de filtration assistée par vide en ce qui concerne l'efficacité du temps, simplicité de fonctionnement, et la douceur de la surface.

Taylor a déclaré que la beauté de la méthode de coulée par goutte réside dans sa capacité à permettre la modulation de motifs 3-D à l'échelle micrométrique sur la surface du film en utilisant des substrats pré-motifs (tels qu'un disque vinyle, emballage rétroréfléchissant, et ruban rétroréfléchissant). Il a ajouté que la recherche mène à une production plus durable.

"Notre travail illustre comment les nanoflocons de MXene peuvent être transformés en films autonomes sans avoir besoin d'instruments compliqués et énergivores."

Lipton a ajouté qu'un avantage essentiel du processus est qu'il permet de mieux contrôler la configuration de couche mince de Ti. 3 C 2 Tx (y compris la taille latérale et l'épaisseur).

"La sagesse conventionnelle pour faire des films MXene est que vous devez faire correspondre un matériau hydrophile avec un substrat hydrophile pour obtenir un revêtement lisse, " a déclaré Lipton. "Nous avons constaté que si vous essayez plutôt d'utiliser une surface hydrophobe, il en résulte des résultats simples, production évolutive de films autoportants car les MXenes préfèrent coller ensemble plutôt que d'interagir avec la surface. Parce qu'il existe de nombreux plastiques microstructurés disponibles dans le commerce, il y a beaucoup d'options pour faire un film MXene à motifs 3D, et nous constatons que le choix du bon modèle peut considérablement améliorer l'efficacité du blindage EMI. Cela ouvre de nombreuses opportunités pour étudier différents composites MXene micro-structurés pour des applications très diverses"

« La preuve de concept marque une étape essentielle vers la production massive de Ti 3 C 2 Tx films, qui ouvre un espace lumineux pour accélérer la commercialisation des produits MXene, " a ajouté Taylor.