Новый двумерный наноматериал, Mxene, также может выступать в качестве смазки при экстремальных температурах или в вакууме пространства

Вы можете смазать велосипедные цепи с нефтью, но как насчет горячих конвейерных ремней в сталелитейной промышленности или на Марс -Роверс? Венский технологический университет в настоящее время изучал очень специальные наноматериалы вместе с исследовательскими группами из Саарбрукена (Германия), Университета Пердью в Соединенных Штатах и ​​Университета Чили (Сантьяго, Чили).

В последние годы категория материалов Mxenes (произносится «maxene») вызвала ажиотаж в связи с новыми технологиями батареи. Но теперь они также оказываются отличной твердой смазкой, чрезвычайно прочной и способной выполнять свои задачи даже в самых сложных условиях. Эти превосходные свойства Mxenes в настоящее время опубликованы в престижном журнале ACS Nano.

UST, как и графен углеродного материала, Mxene попадает в категорию так называемых двухмерных материалов: они представляют собой ультратонкие слои отдельных атомов и не имеют прочных связей с верхним или нижним слоями.



Профессор Карстен Гачот, глава трибологической группы в Институте инженерного проектирования и разработки продуктов TU, говорит, что вы впервые начинаете с так называемой максимальной стадии, которая представляет собой систему специальных слоев, состоящих из титана, алюминия и углерода. Ключевым трюком является травление алюминия с гидрофторической кислотой.



Тогда осталось куча атомов и тонких слоев титана и углерода, которые свободно сложены вместе, как кусочки бумаги. Каждый слой сам по себе является относительно стабильным, но слои могут легко перемещаться по сравнению друг с другом.

Эта переносимость между атомными слоями делает материал превосходной сухой смазкой: скольжение с очень низким сопротивлением может быть достигнуто без износа. В результате трение между стальными поверхностями может быть уменьшено до одной шестой, а износостойкость очень высока: слой смазки Mxene все еще работает должным образом даже после 100 000 циклов движения.



Это идеально подходит для использования в сложных условиях: например, в космическом полете, смазывание смазочного масла сразу же испаряется в вакууме, но там также можно использовать Mxene в тонкой порошке.



Это не имеет ничего общего с атмосферой или температурой



Carsten Gachot говорит, что аналогичные подходы были опробованы для других тонкопленочных материалов, таких как графен или дисульфид молибдена. Но они чувствительно реагируют на влажность в атмосфере. Молекулы воды могут изменить силу связи между слоями. Для Mxene, с другой стороны, он имеет меньший эффект.



Другим решительным преимуществом является теплостойкость MXEN, так как многие смазочные материалы окисляют и теряют свою смазку при высоких температурах. MXENES, с другой стороны, более стабильны и могут даже использоваться в сталелитейной промышленности, где детали, которые иногда движутся механически, иногда достигают температуры в несколько сотен градусов по Цельсию.



Доктор Филипп Грутцмахер из исследовательской группы профессора Гачота вместе с Университетом Саарбрукена в Саарбракен и Университете Пердью в США, изучал смазку порошка в нескольких экспериментах в Ту Вене. На другой стороне мира профессор Андреас Розенкранц в Чили сыграл важную роль в инициировании и разработке этой работы.



Карстен Гачо говорит, что также был значительный интерес к материалам из промышленности. Мы думаем, что этот Mxene может быть очень быстро производится массой.