Materiały znane jako MXenes to croissanty branży technologicznej. Podobnie jak francuski rogalik składa się z kilku warstw ciasta przełożonych masłem, tak samo nowe materiały są zbudowane z warstw metalu, między którymi zmieszczono różne jony. Taka budowa sprawia, że są one idealne do magazynowania energii.
Czytaj też: Supermateriały przyszłości mogą być jeszcze bardziej wytrzymałe – wystarczy pewien trik
Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago nauczyli się, jak wytwarzać materiały typu MXenes szybciej i łatwiej, a przy tym z mniejszą toksycznością dla środowiska. Szczegóły opisane w czasopiśmie Science mogą zwiastować nadejście nowej ery elektroniki różnego rodzaju.
Materiały MXenes zrewolucjonizują branżę elektroniczną
MXenes to stosunkowo młoda i jedynie wstępnie zbadana grupa nanomateriałów o strukturze 2D kryształu, które mają właściwości pośrednie między metalami a materiałami ceramicznymi. Po raz pierwszy opisano je w 2011 r. przez naukowców z Drexel University, co wzbudziło ogromne poruszenie w świecie materiałoznawstwa. Niezwykle silne wiązania chemiczne w MXenes pozwalają im zachować specjalne właściwości typowe dla metali, np. silne przewodnictwo prądu.
Materiały MXenes uznaje się za podstawę nowych typów urządzeń elektronicznych, np. do przechowywania energii lub zakłócania fal elektromagnetycznych. Istniejące sposoby wytwarzania MXenes są złożone – wymagają kilku etapów skomplikowanych reakcji chemicznych, a także ogrzewania w temperaturze ponad 1600oC i kąpieli w kwasie fluorowodorowym. W efekcie powstaje tylko kilka gramów materiałów na potrzeby eksperymentów laboratoryjnych. O komercyjnym wykorzystaniu MXenes do tej pory nie było mowy, bo powstałoby zbyt wiele odpadów korozyjnych.
Czytaj też: Materiały amortyzujące doczekały się rewolucji. Nanorurki węglowe zupełnie je odmieniły
Chemicy z Uniwersytetu w Chicago odkryli nowe reakcje, które pozwalają wytwarzać MXenes z prostych i tanich substratów, bez obecności kwasu fluorowodorowego. Jedyne, co trzeba zrobić, to wymieszać ze sobą kilka związków chemicznych z którymkolwiek metalem, a następnie podgrzania całości do 930oC. Może wydawać się to sporo, ale przy stosowanych do tej pory metodach, wartość temperatury wydaje się rozsądna.
Łatwiejsza, mniej toksyczna metoda otwiera naukowcom nowe możliwości tworzenia i badania nowych odmian MXenes do różnych zastosowań, takich jak różne stopy metali lub różne aromaty jonowe. Uczeni przetestowali metodę z tytanem i cyrkonem, ale uważają, że technika może być również stosowana do wielu innych kombinacji.
