3 Minute
O echipă inovatoare de la TU Wien (Universitatea Tehnică din Viena), în colaborare cu CEST și AC2T, a prezentat o metodă revoluționară pentru producerea materialelor MXene – o familie de materiale bidimensionale recunoscute pentru potențialul lor tehnologic deosebit. Noua procedură evită utilizarea substanțelor chimice periculoase, precum acidul fluorhidric, și deschide calea pentru producția MXene la scară largă, reprezentând un moment cheie în domeniul materialelor avansate.
Ce face ca materialele MXene să fie numite „materialul miraculos”? MXene-urile sunt materiale ultrafine, fiecare strat având grosimea unui singur atom. Ele sunt compuse, în principal, din titan și carbon, structura lor specifică conferindu-le proprietăți imposibil de obținut în materialele tradiționale. Datorită acestor avantaje, MXene-urile sunt intens studiate ca soluții pentru bateriile de ultimă generație, senzori de înaltă performanță, ecrane pentru interferențe electromagnetice (EMI), lubrifianți solizi super-eficienți, având aplicații chiar și în tehnologiile spațiale. Gama lor largă de utilizări le-a consolidat reputația de „material miraculos” în nanotehnologie și inginerie.
Caracteristici și avantaje comparative În mod tradițional, sinteza MXene se bazează pe o fază precursoare numită faza MAX, formată de obicei din straturi alternante de titan, carbon și aluminiu. Separarea aluminiului necesita utilizarea acidului fluorhidric, o substanță extrem de toxică și dificil de manipulat. Riscurile pentru siguranță și dificultățile legate de managementul deșeurilor au împiedicat până acum extinderea comercială a producției de MXene.
Metoda nouă, propusă de TU Wien, folosește electrochimie și un amestec chimic mult mai sigur, bazat pe tetrafluoroborat de sodiu și acid clorhidric (NaBF₄/HCl). În loc de curent electric constant, procesul utilizează impulsuri scurte de tensiune (pulsuri catodice) care produc bule minuscule de hidrogen. Acestea curăță și reactivează continuu suprafața, facilitând desprinderea eficientă și selectivă a stratului de aluminiu din faza MAX. Pierluigi Bilotto de la Institutul de Proiectare Inginerescă din TU Wien afirmă că acest control precis al tensiunii permite îndepărtarea exclusivă a atomilor de aluminiu, obținându-se astfel MXene electrochimic (EC-MXene) de puritate excepțională.
Eficiență, randament și controlul calității Abordarea inovatoare oferă un randament de până la 60% EC-MXene de înaltă calitate într-un singur ciclu de procesare, fără subproduși periculoși. Structura și puritatea materialului au fost confirmate prin tehnici avansate de analiză chimică, inclusiv SEM/EDX pentru cartografiere elementară, XPS și LEIS pentru chimia suprafeței, precum și AFM, TEM, Raman și XRD pentru analiza structurii atomice și a dimensiunilor.
Sinergia dintre sinteza electrică pulsată și controlul suprafeței reactive optimizează procesul de producție a MXene, îmbunătățind semnificativ integritatea materialului prin prevenirea contaminării. Această evoluție în randament și calitate marchează o schimbare de paradigmă față de metodele clasice riscante.
Impact pe piață și aplicații de viitor Datorită conductivității superioare, rezistenței și capacității excelente de lubrifiere, MXene-urile pot transforma industrii precum stocarea energiei, electronica flexibilă, ingineria aerospațială sau acoperirile de performanță înaltă. Simplitatea și siguranța noii metode de sinteză electrochimică vor accelera tranziția tehnologiilor bazate pe MXene către produse comercializabile la scară largă, deschizând noi oportunități pentru energie curată, senzori avansați și soluții industriale de lubrifiere.
După cum subliniază Pierluigi Bilotto: „Ne-am propus ca sinteza MXene să devină atât de accesibilă încât să poată fi realizată în orice bucătărie. Suntem mai aproape ca niciodată de acest obiectiv.”
Această inovație nu doar crește scalabilitatea și sustenabilitatea fabricării MXene, ci și consolidează relevanța tot mai mare a acestor materiale pe piața globală a tehnologiei.
Sursa: neowin
Comentarii