Notkeampia atomien paksuisia kalvoja

Drexelin yliopiston ja kiinalaisen Dalianin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden sähköisesti johtavan nanomateriaalin, joka on riittävän joustava taittaa mutta riittävän vahva kannattamaan moninkertaisesti oman painonsa.

Tutkijat uskovat, että sitä voidaan käyttää parantamaan sähköenergian varastointia, veden suodatusta ja radiotaajuisen koteloinnin teknologiaa kannettavista elektroniikasta koaksiaalikaapeleihin.

MXeneksi nimetty kerrostettu karbidimateriaali keksittiin jo vuonna 2011. Siitä lähtien yliopiston insinöörit ovat löytäneet monia tapoja hyödyntää sen kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia.

Yksi onnistuneimmista tavoista liittyy interkalaatioon. Se mahdollistaa molekyylien asettua MXene-kerrosten väliin ja muuttaa sen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Eräs ensimmäisiä havainnoista osoitti, että MXene:llä on suuret mahdollisuudet energian varastoinnissa.

Uusimmat saavutukset liittyvät tuottaa joustavaa ja johtavaa polymeerinanokomposiittia, johon tutkijat pääsivät interkalatoimalla titaanikarbidi MXeneä PVA- ja PDDA-polymeerien kanssa.

MXenen omaperäisyys syntyy siitä, että niiden pinta on täynnä funktionaalisia ryhmiä, kuten hydroksyyliä, mikä johtaa tiukkoihin sidoksiin MXene-hiutaleiden ja polymeerimolekyylien välillä. Silti materiaali säilyttää metallimaisen johtavuuden.

Uusimmasta työstään tutkijat raportoivat, että MXene-materiaalilla on edelleen parantunut kyky varastoida varausta ja sen vahvuus on parantunut 300 - 400 prosenttia. Lisäksi MXene-polymeeri nanokomposiitin tilavuuskapasitanssi voi olla paljon suurempi kuin perinteisillä hiilielektrodeilla tai jopa grafeenilla toteavat tutkijat.

Kun MXene sekoitetaan elektrolyyttisuolaa sisältävän PVA:n kanssa, polymeeri saa elektrolyytin roolin. Lisäksi kapasitanssia paranee. Siten johtavien elektrodien ja ei-nestemäisen elektrolyytin avulla voi metalliset virtajohtimet jättää pois ja tehdä kevyempiä ja ohuempia superkondensaattoreita toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin

Energiaa kaksiulotteisten materiaalien väliin