Nowy dwuwymiarowy nanomateriał, Mxene, może również działać jako smar w ekstremalnych temperaturach lub próżni przestrzeni

Możesz smarować łańcuchy rowerowe olejem, ale co z gorącymi przenośnikami w przemyśle stalowym lub na Mars Rovers? Uniwersytet Technologii Wiedeńskiej badał teraz bardzo specjalne nanomateriały wraz z grupami badawczymi z Saarbrucken (Niemcy), Purdue University w Stanach Zjednoczonych i University of Chile (Santiago, Chile).

W ostatnich latach kategoria materiałów MXENES (wymawiana „Maxene”) spowodowała zamieszanie w połączeniu z nowymi technologiami baterii. Ale teraz okazują się również doskonałym solidnym środkiem smarnym, wyjątkowo trwałym i zdolnym do wykonywania swoich zadań nawet w najtrudniejszych warunkach. Te doskonałe właściwości Mxena zostały teraz opublikowane w prestiżowym ACS Nano Journal.

Podobnie jak grafen materiału węglowego, Mxene należy do kategorii tak zwanych materiałów 2D: są to ultracienne warstwy pojedynczych atomów i nie mają silnych wiązań z górnymi lub dolnymi warstwami.



Profesor Carsten Gachot, szef grupy Tribology w TU's Institute of Engineering Design and Product Development, twierdzi, że zaczynasz od tak zwanego Max Stage, który jest systemem specjalnych warstw złożonych z tytanu, aluminium i węgla. Kluczową sztuczką jest trawienie aluminium kwasem hydrofluorowym.



Potem pozostało kilka atomów i cienkich warstw tytanu i węgla, które są luźno ułożone razem jak kawałki papieru. Każda warstwa jest stosunkowo stabilna sama, ale warstwy mogą łatwo poruszać się względem siebie.

Ta przenośność między warstwami atomowymi sprawia, że ​​materiał jest doskonałym suchym smarem: ślizganie się z bardzo niską opornością można osiągnąć bez powodowania zużycia. W rezultacie tarcie między powierzchniami stalowymi można zmniejszyć do jednej szóstki, a odporność na zużycie jest wyjątkowo wysoka: warstwa smarowania Mxene nadal działa poprawnie nawet po 100 000 cykli ruchu.



Jest to idealne do stosowania w trudnych warunkach: na przykład w lotach kosmicznych olej smarowy odparowuje natychmiast w próżni, ale można tam również zastosować MXENE w drobnej postaci proszkowej.



Nie ma to nic wspólnego z atmosferą lub temperaturą



Carsten Gachot twierdzi, że podobne podejścia zostały wypróbowane w przypadku innych materiałów cienkich filmów, takich jak grafen lub disiarczkowy disiarczkowy. Ale reagują wrażliwie na wilgoć w atmosferze. Cząsteczki wody mogą zmienić siłę wiązania między warstwami. Z drugiej strony dla Mxene ma to mniejszy wpływ.



Kolejną decydującą zaletą jest odporność na ciepło MXEN, ponieważ wiele smarów utlenia się i traci smar w wysokich temperaturach. Z drugiej strony Mxeny są bardziej stabilne, a nawet mogą być stosowane w przemyśle stalowym, gdzie części, które czasami poruszają się mechanicznie, czasami osiągają temperatury kilkaset stopni Celsjusza.



Dr Philip Grutzmacher z grupy badawczej profesora Gachota, wraz z University of Saarbruken w Saarbruken i Purdue University w USA, badał smar w kilku eksperymentach w Tu Wien. Po drugiej stronie świata profesor Andreas Rosenkranz w Chile odegrał kluczową rolę w inicjowaniu i zaprojektowaniu tej pracy.



Carsten Gachot twierdzi, że istniało również znaczne zainteresowanie materiałami z branży. Uważamy, że ten Mxene można bardzo szybko produkować masowo.