可改变6G与电池性能的“变色龙MXene”问世…结构可自我调节[读懂科学]

韩国研究团队开发出一项技术，可通过调控碳元素配比，将新一代新材料“MXene”的结构和功能朝着所需方向进行改变。由于能够将同一种材料分别设计为电磁波屏蔽用和电池用，预计其在第六代（6G）移动通信、自动驾驶雷达以及下一代能源存储装置领域的应用前景将大幅提升。

韩国研究财团21日表示，Ulsan National Institute of Science and Technology（UNIST）教授 Kwon Sunyong 和 Choi Eunmi 研究团队成功通过精确控制 MXene 前驱体 MAX 的碳元素配比，在合成阶段选择性设计 MXene 的结构与功能。

前驱体中碳含量不同导致MXene结构和功能发生变化的示意图。碳含量丰富的前驱体形成平面纳米片结构，从而提高超高频电磁波屏蔽性能；碳含量不足的前驱体形成纳米卷轴结构，从而实现高离子迁移率的超级电容器特性。Kwon Sunyong UNIST教授供图

View original image

本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团推进的纳米·材料技术开发项目资助下开展，研究成果已于本月18日发表在材料科学领域国际学术期刊《Advanced Materials》上。

MXene 是一种金属与碳层交替堆叠的二维纳米材料。其电导率极高，且可进行多种化合物结构设计，因此被称为下一代电池、半导体和传感器领域的“梦幻新材料”。

近期，随着6G通信、自动驾驶雷达、卫星通信等下一代电子设备快速迈入超高频环境，用于阻隔电磁波干扰（EMI）的超薄屏蔽技术重要性也日益凸显。

传统金属系屏蔽材料虽然性能优异，但重量大且易腐蚀，在柔性、轻量化电子设备中的应用存在局限。因此，兼具高电导率与柔性的 MXene 受到关注，被视为替代材料。

研究团队通过调节 MXene 前一阶段物质 MAX 前驱体的碳元素配比，以改变材料本身结构的方式来控制其功能。

在碳含量丰富的条件下，会形成电导率较高的平面纳米片结构。该结构在100GHz超高频频段表现出优异的电磁波屏蔽性能和出色的弯折耐久性。

相反，在碳含量不足的环境中，则会自发形成卷轴状的“纳米卷曲（nano scroll）”结构。该结构通过拓宽离子迁移通道，实现了兼具高容量和长寿命特性的高速能量存储性能。

研究团队解释称，通过本次研究，仅靠调节前驱体成分，就能够在同一平台上对用于电磁波屏蔽的平面片结构和用于能量存储的卷曲结构进行定制化设计，已得到验证。

第一作者 Park Jaeun 表示：“我们通过实验确认，平面片结构更有利于电磁波屏蔽，而纳米卷曲结构更适合能量存储”，“由此可以在同一材料平台上，根据不同应用方向进行分化设计”。

必读新闻

明年若达不到业绩就砍到9700万…“6亿 vs 4.6亿 vs 1.6亿”细看三星电子DS部门绩效奖金

• 在韩国开银行账户太难：“光子女账户与借记卡公证费就要15万韩元”吐槽[外国人眼中的K金融现状]②
• “别人都在休息却连补贴都拿不到”…300万人替代公休日可能还得上班
• “比彩票还香” 举报串通最高可赚数百亿…公平交易委员会预告废除举报奖励金上限
• “最近谁还去日本” 曾经人潮涌动如今骤减…究竟为何

教授 Kwon Sunyong 称：“如果说去年我们是通过氮元素取代来提升 MXene 的电导率和宽频段屏蔽性能，那么这一次则迈进到仅凭前驱体成分就设计 MXene 结构本身的阶段”，“在保持超薄特性的同时，我们在100GHz频段实现了高屏蔽性能与弯折耐久性的同步兼顾，从而验证了其作为面向下一代6G和雷达环境的柔性屏蔽材料的可行性”。

版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。