如今，電子設備越來越多地應用于人們生活和工作的方方面面。然而，不僅電子設備運行過程中産生的電磁輻射可給人類健康帶來不良影響，各設備間的信号交錯也會造成相互幹擾，進而影響工作性能。

比如，手機、筆記本電腦的 Wi-Fi 信号，甚至廚房攪拌機的信号都可能導緻電視屏幕上産生靜電；乘客需要在飛機起飛和着陸期間關閉手機及其他電子設備，以避免對飛機導航系統的信号造成幹擾……如果可以避免這些情況發生，電子設備的發展将更加“純淨”。對此，人們正在尋找一種輕重量的、且可大規模生産的材料來“阻隔”電磁輻射對人類和電子設備的不利影響。近期，美國加利福尼亞大學河濱分校（University of California, Riverside，簡稱 UCR）的研究人員開發出一種一維納米材料制成的柔性薄膜，可有效屏蔽電磁輻射。相關論文以《可高效屏蔽赫茲、亞太赫茲頻段電磁輻射的準一維材料絕緣柔性薄膜》（Electrically Insulating Flexible Films with Quasi‐1D van der Waals Fillers as Efficient Electromagnetic Shields in the GHz and Sub‐THz Frequency Bands）為題發表在 Advanced Materials 上。

圖 | 柔性薄膜（來源：Advanced Materials）

如上圖所示，研究人員研發的這款柔性薄膜膜體為黑色，該薄膜由剝離的 TaSe3 和特殊的聚合物合成，整體絕緣、并可有效屏蔽電磁幹擾。

其實在很早之前，研究人員就已覺察到相隔不遠的電子設備之間會因彼此信号交錯而相互幹擾，并且也開發了能夠減弱這種影響的材料。但随着電子設備逐漸應用于更多基礎服務當中，設備本身也向小型化、無線化發展。

更多的電子設備意味着人們将遭受更多的電磁輻射，電子設備間的幹擾也将增多，這進一步提高了電磁輻射屏蔽材料的要求，而此前的電磁幹擾（Electromagnetic Interference，EMI）屏蔽材料用來應對當今的需求已略顯吃力。

此次研究的參與者 UCR 伯恩斯工程學院電氣和計算機工程教授 Alexander A. Balandin 表示 ：“這款重量輕、耐腐蝕、成本低廉且絕緣的柔性薄膜将有助于減少高頻通信中電磁輻射和信号幹擾現象。” 據了解，用于電子設備中非工作零件，絕緣是保證設備正常運行應具備的最基本性質，而該材料恰符合此要求。

具體來看，此次研究中，Balandin 及其小組成員用準一維範德華材料作為原料之一開發出一種電磁輻射屏蔽材料。這種複合材料能屏蔽千兆赫茲和亞太赫茲頻率範圍内的電磁輻射，且該材料本身絕緣，這将優化今後高頻電子通信的使用效果并減少電磁輻射對人體的傷害。

此前，研究人員們更多地聚焦在外力作用下能夠輕松剝離的二維範德華材料上，石墨烯就是其中的一個典型代表。二維範德華材料層内以強的共價鍵或離子鍵結合，而層間由較弱的分子間作用力耦合在一起，也正是因為這種特點，它的層與層之間較易剝離。

而本次研究中使用的一維範德華材料則是由原子間強作用力結合而成，外力作用下，這種材料将剝離為針狀的一維結構。

研究小組成員 Zahra Barani 和 Fariboz Kargar 利用二維層狀過渡金屬三鹵化物 TaSe3 填充特殊聚合物制成了一種具有類似于針狀的一維晶體結構的分層獨特的範德華材料，這種剝離後的狀态為針狀，即長度遠遠大于寬度。研究人員通過化學工藝用這種一維材料合成可有效屏蔽電磁幹擾的薄膜。

Kargar 說，“該膜的電磁屏蔽效果和 TaSe3 的長寬比相關。長寬比越高，則屏蔽電磁所需的填充物濃度越低。這将有助于減輕材料的重量并提高形狀的靈活性。” 他認為，如果能夠掌握恰當的長寬比，TaSe3 将十分有助于屏蔽 EMI。

Barani 補充道，“最終，我們找到了這種複合材料用于屏蔽電磁輻射的合适比例，并測量了其抗電磁幹擾性能。結果顯示：這款微米級厚度薄膜的電磁屏蔽率超過 99.99%。” 論文中還進一步提到，該種柔性薄膜的制備工藝簡單并可進行大規模生産

目前，對一維範德華材料及其複合材料的研究才剛剛開始，不過 Barani 堅信，該種材料不久就會像二維材料一樣得到廣泛應用。

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