Десять лет после изготовления первого образца в настоящее время широко изучены семьи наноматериалов, называется MXenes, исследователи из Университета Дрекселя открыли другой способ сделать атом-тонкий материал, который представляет ряд новых возможностей для его использования. Новое открытие удаляет воду из MXene-процесс, который означает, что материалы могут быть использованы в применениях, в которых вода является реагентом или мешает производительности, такие как электроды, аккумулятор и следующего поколения солнечных батарей.
Открытие, которое недавно было сообщение в журнале по химии, предлагает новый рецепт на раствор для химического травления, который вырезает за слоем из керамического прекурсора материал, называемый максимум фазе, чтобы создать двумерный слоистый материал, MXene.
«Вода была использована в MXene-процессов разбавить травление кислоты и в качестве растворителя для нейтрализации реакции, а это не всегда желательно иметь следы в готовой продукции», — сказал Мишель Barsoum, к. м. н., заслуженный профессор в парикмахерский колледж. «Мы работаем в течение некоторого времени для изучения других травителей на максимум P-фазы и теперь мы нашли только правильное сочетание химических веществ, чтобы сделать это.»
MXenes приобрели в последнее время внимание как универсальный, прочный, проводящий материал, который может однажды улучшить технологии аккумулирования энергии, включения функциональный текстиль и улучшить связи.
Как правило, они производятся с использованием концентрированной кислоты, чтобы вырезать от атомных слоев от максимальной фазы материала, затем промывают водой, оставляя хлопья из 2Д многослойный материал, который может быть нажата в тонких пленках для микрочипов и электродов батареи, или использовано для того чтобы распылить краску антенн и пальто устройств блок электромагнитных помех.
Процесс сообщает Barsoum и его коллеги используют органический растворитель и дигидрофосфат аммония фторид — химическое вещество обычно используется для травления стекла-чтобы вытравить максимальная фаза. Этот раствор травления, частично потому, что он распадается на фтористоводородная кислота, но не требуют воду для того чтобы разбавить или смыть побочных продуктов процесса травления.
Делая MXenes таким образом изменяет их внутренней химической структуры таким образом, что делает их лучше подходит для использования в некоторых типах батарей и солнечных элементов, где вода может замедлить химические реакции, которые хранят и/или преобразования энергии, а в некоторых случаях даже вызвать коррозию.
«MXenes показали колоссальный потенциал для совершенствования устройства хранения энергии, но это открытие делает их еще более перспективным», — сказал Варун Нату, докторской научный сотрудник в колледже Дрекселя технических наук и первый автор бумаги. «Известно, что даже незначительное присутствие воды в литий-ионный батареи или натрия с использованием органических электролитов, может негативно сказаться на их производительности. В этой работе мы показываем, что MXene пленок, синтезированных в карбонат пропилена — при испытании в качестве анодов в Иона натрия — выставки почти в два раза превышает емкость аналогичного состава врезались в воду. Кроме того, MXenes теперь могут легко быть интегрированы с материалов, которые разлагаются в воде, как некоторые полимеры, квантовых точек и перовскиты.»
В дополнение к улучшению оснащения MXenes для этих приложений, а другим еще предстоит изучить, новый процесс позволяет травильных растворов должны быть восстановлены и повторно использованы. Это может оказаться ценным, как исследователи и компании смотрят на самый эффективный способ для расширения производственного процесса.
Исследователей, занимающихся этой работой, в том числе Вибха Калра, к. м. н., доцент Инженерного колледжа, изучают пути повышения производительности батареи и безопасность при разработке новых типов электродов. Это открытие может принести новые возможности иметь в этих усилиях, а также тело растет Дрекселя исследования MXene.
«Эта находка открывает огромное новое поле для исследований: неводных травления MXenes. Мы считаем, что эта работа окажется полезной не только для сообщества MXene, но и для исследователей всей области материаловедения», — сказал Barsoum.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!