Перейти на стартовую страницу
2021-09-30 08:33:00 /РИА "Сибирь" /Томск
Томские и китайские ученые изучили, как можно "настраивать" свойства максенов




Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Китая провели подробный анализ последних данных в области обработки новых двумерных материалов максенов (MXenes). Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.

Новое семейство наноматериалов - максенов - было открыто около десяти лет назад. Это двумерные материалы, состоящие из переходных металлов, углерода или азота. Толщина максенов составляет всего несколько атомов, благодаря чему эти материалы становятся прекрасными кандидатами для использования, например, в качестве эффективных катализаторов, химических сенсоров.

Однако пока процесс получения нового материала несовершенен - в готовом максене могут присутствовать примеси и дефекты. Это приводит к тому, что свойства экспериментально изготовленных материалов серьезно отличаются от предсказанных теоретически. Кроме того, эти материалы отличаются низкой химической стабильностью на воздухе, их механические свойства также нуждаются в улучшении. Сейчас для этого используются различные стратегии, например, постобработка легированием, модификация функциональными группами, формирование композитов.

"Наш коллектив изучил стратегии, которые помогут лучше «настраивать» свойства этих новых материалов, и обобщил самые многообещающие. Однако есть одна конкретная стратегия, которая, на наш взгляд, является наиболее важной - формирование композитных структур. При формировании композитов на основе максенов и полимеров улучшается химическая и механическая стабильность, но обычно ухудшается электрическая проводимость", - говорит один из авторов статьи, профессор исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет.

Участник международного научного коллектива, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Рауль Родригес добавляет, что в ТПУ был впервые разработан метод, который позволяет изготавливать полимерные композиты с различными наноматериалами в качестве наполнителя. "Такие композиты отличаются высокой электропроводностью, химической стабильностью и механической прочностью. Для обработки в данном случае используется лазерное излучение, и именно эту стратегию мы адаптируем для максенов", - поясняет он.

Постобработка, уточняют ученые, позволяет проводить комбинацию максенов с другими 2D-материалами, формировать композиты с использованием новых технологических процессов (лазерного излучения, 3D-печати), а также открывать новые структуры максенов. При этом постобработка направлена еще и на решение более практических задач. Например, разработку более экономичных методов синтеза материалов, способов контроля качества поверхности, а также использования максенов в «гибкой электронике» и носимых устройствах (датчиках, оптических линзах, мембранах для фильтрации и очистки воды).

Работа проводилась вместе с партнерами из Шанхайского института керамики и университета Китайской академии наук. Ученые планируют продолжить исследовать свойства максенов.

"Следующие этапы исследования - эксперименты по "настройке" электрических, механических, физико-химических свойств максенов и композитов на их основе для использования полученных материалов в энергетике, экологических приложениях, сенсорике. Очень многообещающим направлением является комбинация максенов с другими двумерными материалами для создания гетероструктур. Например, максены могут дополнять свойства других 2D-материалов, модифицируя проводимость, плазмонные, электрохимические или каталитические свойства", - говорят исследователи.

 

Источник: https://news.tpu.ru/news/2021/09/30/39225/