Jauns divdimensiju nanomateriāla mxene var darboties arī kā smērviela ārkārtējā temperatūrā vai telpas vakuumā

Jūs varat eļļot velosipēdu ķēdes ar eļļu, bet kā ir ar karstām konveijera lentēm tērauda rūpniecībā vai uz Marsa Rovers? Vīnes Tehnoloģiju universitāte tagad ir izpētījusi ļoti īpašus nanomateriālus kopā ar pētniecības grupām no Sārbruckenas (Vācija), Purdue universitātes Amerikas Savienotajās Valstīs un Čīles universitātē (Santjago, Čīle).

Pēdējos gados MXENES materiālu kategorija (izrunā "Maxene") ir izraisījusi AMAM saistībā ar jaunām akumulatoru tehnoloģijām. Bet tagad tie arī izrādās izcili cieta smērviela, ārkārtīgi izturīga un spēj veikt savus uzdevumus pat visgrūtākajos apstākļos. Šīs augstākās MXENS īpašības tagad ir publicētas prestižajā ACS Nano Journal.

Ust, piemēram, oglekļa materiāla grafēns, mxene ietilpst tā saukto 2D materiālu kategorijā: tie ir īpaši plāni atsevišķu atomu slāņi un tiem nav spēcīgu saikņu ar augšējo vai apakšējo slāņiem.



TU inženierzinātņu un produktu attīstības institūta Triboloģijas grupas vadītāja profesore Karstena Gačota saka, ka jūs vispirms sākat ar tā saukto Max Stage, kas ir īpašo slāņu sistēma, kas sastāv no titāna, alumīnija un oglekļa. Galvenais triks ir alumīnija kodināšana ar hidrofluorskābi.



Tad palicis tas, ka ir daudz atomu un plānu titāna un oglekļa slāņu, kas ir brīvi sakrauti kopā kā papīra gabali. Katrs slānis pats par sevi ir samērā stabils, bet slāņi var viegli pārvietoties attiecībā pret otru.

Šī pārnesamība starp atomu slāņiem padara materiālu par lielisku sausu smērvielu: slīdēšanu ar ļoti zemu pretestību var sasniegt, neizraisot nodilumu. Tā rezultātā berzi starp tērauda virsmām var samazināt līdz vienai sestajai vietai, un nodiluma izturība ir ārkārtīgi augsta: mxene eļļošanas slānis joprojām darbojas pareizi pat pēc 100 000 kustības ciklu.



Tas ir ideāli piemērots lietošanai grūtos apstākļos: Piemēram, kosmosa lidojumā smēreļļa tūlīt iztvaiko vakuumā, bet tur var izmantot arī mxene smalkā pulvera formā.



Tam nav nekā kopīga ar atmosfēru vai temperatūru



Carsten Gachot saka, ka līdzīgas pieejas ir izmēģinātas citiem plāniem plēves materiāliem, piemēram, grafēna vai molibdēna disulfīdam. Bet viņi jutīgi reaģē uz mitrumu atmosfērā. Ūdens molekulas var mainīt savienojošo spēku starp slāņiem. No otras puses, Mxene tam ir mazāka ietekme.



Vēl viena izšķiroša priekšrocība ir mxēnu karstuma izturība, jo daudzi smērvielas oksidē un zaudē smērvielu augstā temperatūrā. No otras puses, mxenes ir stabilāka un var pat izmantot tērauda rūpniecībā, kur detaļas, kas dažreiz mehāniski pārvietojas, dažkārt sasniedz temperatūru, kas ir vairākas simts grādu pēc Celsija.



Dr Filips Grutzmahers no profesora Gačota pētniecības grupas kopā ar Sārbrukena universitāti Sārbrukenā un Purdue universitātē ASV pētīja pulvera smērvielu vairākos eksperimentos Tu Wien. Otrajā pasaules pusē profesors Andreass Rosenkranzs Čīlē bija nozīmīgs šī darba uzsākšanā un projektēšanā.



Carsten Gachot saka, ka ir bijusi arī būtiska interese par rūpniecības materiāliem. Mēs domājam, ka šo mxene var ļoti ātri ražot masveidā.