Jilin 11 Technology Co.,Ltd

Jilin 11 Technology Co.,Ltd

Một vật liệu nano hai chiều mới, mxene, cũng có thể hoạt động như một chất bôi trơn ở nhiệt độ khắc nghiệt hoặc không gian của không gian

2023 07/11

Bạn có thể bôi trơn chuỗi xe đạp bằng dầu, nhưng những chiếc băng chuyền nóng trong ngành thép hoặc trên Mars Rovers thì sao? Đại học Công nghệ Vienna hiện đã nghiên cứu các vật liệu nano rất đặc biệt cùng với các nhóm nghiên cứu từ Saarbrucken (Đức), Đại học Purdue ở Hoa Kỳ và Đại học Chile (Santiago, Chile).



Trong những năm gần đây, loại vật liệu của MXenes (phát âm là "Maxene") đã gây ra sự khuấy động liên quan đến các công nghệ pin mới. Nhưng bây giờ họ cũng đang chứng tỏ là một chất bôi trơn rắn tuyệt vời, cực kỳ bền và có khả năng thực hiện các nhiệm vụ của họ ngay cả trong các điều kiện khó khăn nhất. Những tài sản vượt trội của Mxenes hiện đã được xuất bản trên Tạp chí ACS Nano uy tín.

19605c265d44f8a1a51614967f5d30d4

UST giống như graphene vật liệu carbon, MXENE rơi vào loại được gọi là vật liệu 2D: chúng là các lớp cực mỏng của các nguyên tử đơn và không có liên kết mạnh với các lớp trên hoặc dưới.



Giáo sư Carsten Gachot, người đứng đầu nhóm Tribology tại Viện Thiết kế kỹ thuật và Phát triển sản phẩm của TU, cho biết trước tiên bạn bắt đầu với cái gọi là giai đoạn Max, là một hệ thống các lớp đặc biệt được tạo thành từ titan, nhôm và carbon. Bí quyết chính là khắc nhôm với axit hydrofluoric.



Sau đó, những gì còn lại là một loạt các nguyên tử và các lớp titan và carbon mỏng được xếp chồng lên nhau như những mảnh giấy. Mỗi lớp tương đối ổn định, nhưng các lớp có thể dễ dàng di chuyển so với nhau.
94debab29a776d3f6aba5bd5b05a00d2

Tính di động này giữa các lớp nguyên tử làm cho vật liệu trở thành một chất bôi trơn khô tuyệt vời: trượt với điện trở rất thấp có thể đạt được mà không gây ra hao mòn. Do đó, ma sát giữa các bề mặt thép có thể giảm xuống còn một phần sáu và điện trở hao mòn là cực kỳ cao: lớp bôi trơn MXENE vẫn hoạt động đúng ngay cả sau 100.000 chu kỳ chuyển động.



Điều này là lý tưởng để sử dụng trong điều kiện khó khăn: ví dụ, trong chuyến bay không gian, dầu bôi trơn bốc hơi ngay lập tức trong chân không, nhưng Mxene ở dạng bột mịn cũng có thể được sử dụng ở đó.



Nó không liên quan gì đến khí quyển hoặc nhiệt độ



Carsten Gachot cho biết các phương pháp tương tự đã được thử cho các vật liệu màng mỏng khác, chẳng hạn như graphene hoặc molypden disulfide. Nhưng họ phản ứng nhạy cảm với độ ẩm trong khí quyển. Các phân tử nước có thể thay đổi lực liên kết giữa các lớp. Đối với mxene, mặt khác, nó có ít tác dụng hơn.



Một lợi thế quyết định khác là khả năng chịu nhiệt của MXenes, vì nhiều chất bôi trơn oxy hóa và mất độ bôi trơn của chúng ở nhiệt độ cao. Mặt khác, Mxenes ổn định hơn và thậm chí có thể được sử dụng trong ngành thép, nơi các bộ phận đôi khi di chuyển đôi khi đạt đến nhiệt độ vài trăm độ C.



Tiến sĩ Philip Grutzmacher thuộc Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Gachot, cùng với Đại học Saarbruken tại Đại học Saarbruken và Purdue ở Mỹ, đã nghiên cứu chất bôi trơn bột trong một số thí nghiệm tại Tu Wien. Ở phía bên kia của thế giới, Giáo sư Andreas Rosenkranz ở Chile là công cụ khởi xướng và thiết kế công việc này.



Carsten Gachot cho biết cũng có sự quan tâm đáng kể đến các tài liệu từ ngành công nghiệp. Chúng tôi nghĩ rằng mxene này có thể được sản xuất hàng loạt rất nhanh.