我們的生活中充斥著看不見的信號。手機、Wi-Fi 路由器、5G 網絡、智能手錶和醫療傳感器不斷發送和接收電磁波。儘管這些無線流量推動了現代科技的發展，但同時也帶來了一個嚴重的副作用——電磁干擾（EMI）。這些不必要的信號可能會混淆或干擾微妙的電子設備，尤其是在醫療設備、可穿戴傳感器和柔性顯示器中，失敗是不可接受的。直到現在，屏蔽這種干擾通常需要厚重的金屬層，這些金屬層剛性強、沉重且不透明，因而不適合透明或可彎曲的電子產品。
然而，一個研究團隊現在展示了一種獨特的解決方案，這是一種超薄、柔性、透明的薄膜，能夠屏蔽幾乎所有不必要的電磁輻射，同時保持輕便、透明，並可擴展至現實世界的應用。首席研究員張俊剛表示：「這是首次克服金屬納米線網絡中電導率和光學透明性之間的長期權衡。在我們的激光後處理過程中，電導率和透明度同時得到了改善。」
在納米線中創造透明的 EMI 屏蔽一直以來都是一個棘手的挑戰。導電性好的材料通常會阻擋光線，而透明材料的導電性則往往較差。金屬納米線看起來具有潛力，但隨機排列時無法提供強有力的屏蔽。格拉斯哥的研究團隊通過控制納米線的位置和連接，解決了這一問題。他們使用的是比人類頭髮薄上千倍的銀納米線。團隊使用了一種稱為界面電泳的方法，通過精心設計的電場將納米線拉入整齊的對齊圖案，這種圖案是在柔性透明塑料薄膜上進行的。
這種方法使得控制變得非常精確。納米線可以在不斷裂的情況下彎曲、扭轉和改變方向。為了展示這一精度，團隊甚至在薄膜上將納米線塑造成可讀的字母。重要的是，這些納米線彼此靠近卻沒有融合在一起，之間留下微小的間隙，形成了一個充滿納米級空間的網絡。這些間隙成為關鍵，當電磁波撞擊薄膜時，這些間隙像微觀的能量緩衝器，減弱了進入的信號，防止其達到受保護的電子設備。
在第二階段，研究人員將對齊的納米線暴露在持續數皮秒的極短激光脈衝下。這些激光脈衝在接觸點上將納米線焊接在一起，創造了強大的電流通路。同時，激光去除了納米線製造過程中留下的絕緣表面層。這一步驟帶來了罕見的雙重好處，電阻降低了46倍，意味著電流能夠更輕鬆地通過。令人驚訝的是，由於激光清潔了納米線表面，透明度也提高了多達10％。這種導電性和透明度的同時提高在金屬納米線薄膜中是前所未有的。
經過測試，最終材料屏蔽了超過99.97％的電磁輻射，在2.2至6吉赫茲的頻率範圍內實現了超過35分貝的屏蔽效能，這涵蓋了常見的 Wi-Fi 和 5G 頻段。儘管提供了強大的保護，這些薄膜的透明度仍然保持在83％，厚度僅為5.1微米，比人類頭髮還薄。研究作者之一、格拉斯哥大學的教授哈迪·海達里表示：「我們使用這種技術創造的材料的電磁干擾屏蔽性能比非對齊納米線提高了超過一千倍，這一改進將使未來各種柔性和可植入設備的開發成為可能。」
這項研究消除了未來電子產品設計中的一個主要障礙。必須彎曲、拉伸或放置在人體內的設備現在可以在不增加沉重金屬層的情況下，抵御電磁噪聲。對於柔性顯示器、可穿戴設備和可植入醫療技術而言，這種屏蔽能力結合高透明度至關重要。張俊剛表示：「它確保了即時健康監測的高純信號傳輸，同時阻擋了不必要的電磁噪聲。」此外，與傳統的潔淨室製造相比，這種方法的成本較低且可擴展至大面積。團隊已經生產了40 x 80厘米的薄膜，這表明工業生產是現實可行的。然而，這種材料在長期及生物環境中的表現仍有待觀察。這項研究發表在《ACS Nano》期刊上。
