Новий двовимірний наноматеріал, MXENE, також може діяти як мастило в екстремальних температурах або вакууму простору

Ви можете змащувати велосипедні ланцюги з маслом, але як бути з гарячими конвеєрними ременями в металургійній промисловості або на Марсі Роверс? Зараз технологічний університет Віденського університету вивчав дуже спеціальні наноматеріали разом із дослідницькими групами з Саарбруккена (Німеччина), Університету Пердю в США та Університету Чилі (Сантьяго, Чилі).

В останні роки категорія матеріалів MXENES (вимовляється "Максен") спричинила перемішування у зв'язку з новими технологіями акумулятора. Але зараз вони також виявляються відмінною суцільною мастилом, надзвичайно міцною та здатною виконувати свої завдання навіть у найскладніших умовах. Ці чудові властивості MXENES тепер були опубліковані в престижному журналі ACS Nano.

Подобається графен вуглецевого матеріалу, MXENE потрапляє в категорію так званих 2D-матеріалів: вони є ультра тонкими шарами одиночних атомів і не мають міцних зв’язків до верхніх або нижніх шарів.



Професор Карстен Гахот, керівник групи трибології Інституту інженерного дизайну та розробки продуктів Ту, каже, що ви вперше починаєте з так званого максимального етапу, що є системою спеціальних шарів, що складаються з титану, алюмінію та вуглецю. Ключовим трюком є ​​травлення алюмінію з гідрофторною кислотою.



Тоді те, що залишилося, - це купа атомів і тонких шарів титану та вуглецю, які вільно складені разом, як шматки паперу. Кожен шар відносно стабільний самостійно, але шари можуть легко рухатися відносно один одного.

Ця портативність між атомними шарами робить матеріал відмінною сухою мастилом: ковзання з дуже низькою стійкістю може бути досягнута, не викликаючи зносу. Як результат, тертя між сталевими поверхнями може бути зменшене до однієї шостої, а стійкість до зносу надзвичайно висока: шар змащення MXENE все ще працює належним чином навіть після 100 000 циклів руху.



Це ідеально підходить для використання у складних умовах: у космічному польоті, наприклад, змащування масла випаровується негайно у вакуумі, але там може бути використаний MXENE у тонкій порошці.



Це не має нічого спільного з атмосферою або температурою



Карстен Гахот каже, що подібні підходи були випробувані для інших тонких плівок, таких як графен або молібденний дисульфід. Але вони реагують чутливо на вологу в атмосфері. Молекули води можуть змінити силу зв'язку між шарами. Для MXENE, з іншого боку, це має менший ефект.



Ще однією рішучою перевагою є теплостійкість MXENES, оскільки багато мастильних матеріалів окислюються і втрачають мастило при високих температурах. З іншого боку, MXENES є більш стабільним і навіть може використовуватися в металургійній промисловості, де деталі, які іноді механічно рухаються, іноді досягають температури в декількох сотнях градусів Цельсія.



Д -р Філіп Грутцмахер з дослідницької групи професора Гачота разом з Університетом Саарбрукена в Саарбрукені та Університеті Пердю в США вивчав порошкове мастило в кількох експериментах у Tu Wien. З іншого боку світу професор Андреас Розенкранц у Чилі сприяв ініціюванням та розробці цієї роботи.



Карстен Гахот каже, що також був значний інтерес до матеріалів з промисловості. Ми вважаємо, що цей MXENE може бути масовим виробництвом дуже швидко.