Novi dvodimenzionalni nanomaterijal, mxene, također može djelovati kao mazivo u ekstremnim temperaturama ili u vakuumu prostora

Možete podmazati biciklističke lance s naftom, ali što je s vrućim transportnim trakama u industriji čelika ili na Mars Roversu? Bečko sveučilište za tehnologiju sada je proučavalo vrlo posebne nanomaterijale zajedno s istraživačkim skupinama iz Saarbruckena (Njemačka), Sveučilišta Purdue u Sjedinjenim Državama i Sveučilištu u Čileu (Santiago, Čile).

Posljednjih godina, kategorija materijala Mxenes (izgovara se "maxene") uzrokovala je miješanje u vezi s novim tehnologijama baterija. Ali sada se dokazuju i izvrsnim čvrstim mazivom, izuzetno izdržljivim i sposobnim izvršavati svoje zadatke čak i u najtežim uvjetima. Ova superiorna svojstva MXENES -a sada su objavljena u prestižnom ACS Nano Journalu.

UST poput grafena ugljičnog materijala, MXENE spada u kategoriju takozvanih 2D materijala: oni su ultra tanki slojevi pojedinačnih atoma i nemaju jake veze na gornji ili donji sloj.



Profesor Carsten Gachot, voditeljica Tribology Group na TU-ovom Institutu za inženjerski dizajn i razvoj proizvoda, kaže da prvo započnete s takozvanom Max Stageom, koja je sustav posebnih slojeva sastavnih od titana, aluminija i ugljika. Ključni trik je utiskanje aluminija s hidrofluornom kiselinom.



Tada je preostalo gomila atoma i tankih slojeva titana i ugljika koji su lagano složeni poput komada papira. Svaki je sloj relativno stabilan sam, ali slojevi se mogu lako pomaknuti jedni prema drugima.

Ova prenosivost između atomskih slojeva čini materijal izvrsnim suhim mazivom: klizanje s vrlo niskim otporom može se postići bez uzroka habanja. Kao rezultat toga, trenje između čeličnih površina može se smanjiti na jednu šestinu, a otpornost na habanje je izuzetno visok: sloj podmazivanja mxene i dalje radi pravilno čak i nakon 100 000 ciklusa kretanja.



To je idealno za uporabu u teškim uvjetima: u svemirskom letu, na primjer, podmazivanje ulje isparava odmah u vakuumu, ali tamo se može koristiti i MXENE u finom obliku praška.



To nema nikakve veze s atmosferom ili temperaturom



Carsten Gachot kaže da su slični pristupi isprobani za druge tanke filmske materijale, poput grafena ili molibdena disulfida. Ali osjetljivo reagiraju na vlagu u atmosferi. Molekule vode mogu promijeniti silu vezanja između slojeva. Za mxene, s druge strane, ima manje učinka.



Još jedna odlučna prednost je toplinska otpornost na Mxenes, jer mnoga maziva oksidiraju i gube mazivost pri visokim temperaturama. Mxenes je, s druge strane, stabilniji i čak se može koristiti u industriji čelika, gdje dijelovi koji se ponekad mehanički kreću ponekad dosežu temperature od nekoliko stotina Celzijevih stupnjeva.



Dr Philip Grutzmacher iz istraživačke skupine profesora Gachota, zajedno sa Sveučilištem Saarbruken u Saarbrukenu i Sveučilištu Purdue u SAD -u, proučavao je praškasti mazivo u nekoliko eksperimenata na Tu Wienu. S druge strane svijeta, profesor Andreas Rosenkranz u Čileu bio je ključan u pokretanju i dizajniranju ovog rada.



Carsten Gachot kaže da je također bilo značajno zanimanje za materijale iz industrije. Smatramo da se ovaj mxene može vrlo brzo proizvoditi masovno.