美國卓克索大學(Drexel University)開發出可自由開關電磁波遮蔽功能的法拉第籠(Faraday Cage)。法拉第籠係由導體形成的籠子或容器,具有遮蔽外部電磁波的效果,多用於電磁波屏蔽材料或靜電的精密檢測等用途。
如同百葉窗可以調節進入屋內的可視光量,若能靈活控制無線通訊所用的電磁波,機器將可在必要時傳送訊號,且同時可以保護機器免受電磁波干擾,並可避免遭到竊聽。為了靈活控制微波的反射與吸收,過去研究人員曾投入機械性壓縮或減壓之發泡體的開發。然而這些發泡體厚達數公釐,對微晶片的應用發展造成影響。
為了解決課題,卓克索大學留意到2D奈米材料「MXene」。MXene又被稱為後石墨烯(Post-grapheme),係由過渡金屬(鈦、釩)與輕元素所組成之複合原子層化合物的總稱,具有高度傳導性,兼備親水性與良好的塗佈性。目前已知可用於儲能、軟性透明電極、量子點發光元件等,應用可能性極廣。
這次的研究中使用了10種MXene與電解質的組合,透過噴塗形成約毛髮30~100倍的厚度並進行驗證,證實屏蔽效能始終維持靈活的調整機能,這是銅、鐵等既有金屬不可能擁有的阻斷效果,此外,經過500次以上的充放電循環後仍可保持其性能。
另外經實驗得知,在1V以下的電位時,新技術對雷達中最常見的X波段(8.2~12.4 GHz)可迅速且可逆地切換透明度與遮蔽度。今後研發團隊將進一步提升遮蔽變化的強度,將紫外線、太赫茲(THz)、高頻等其他波長的遮蔽功能納入評估。