ננו-חומר דו-ממדי חדש, MXENE, יכול לשמש גם כחומר סיכה בטמפרטורות קיצוניות או בוואקום של החלל

בשנים האחרונות, קטגוריית החומרים של MXENES (מבוטאת "מקסין") עוררה סערה בקשר לטכנולוגיות סוללות חדשות. אולם כעת הם גם מוכיחים שהם חומר סיכה מוצק, עמיד במיוחד ומסוגל לבצע את המשימות שלהם אפילו בתנאים הקשים ביותר. המאפיינים המעולים הללו של MXENES פורסמו כעת בכתב העת היוקרתי של ACS Nano Journal.

כמו חומר הפחמן גרפן, מקסן נופל בקטגוריה של חומרים דו מימדיים כביכול: הם שכבות דקות במיוחד של אטומים בודדים ואין להם קשרים חזקים לשכבות העליונות או התחתונות.



פרופסור קרסטן גאצ'וט, ראש קבוצת הטריבולוגיה במכון לעיצוב הנדסי של TU ופיתוח מוצרים, אומר שתתחיל לראשונה עם מה שמכונה שלב מקס, שהיא מערכת של שכבות מיוחדות המורכבות מטיטניום, אלומיניום ופחמן. טריק המפתח הוא לחרוט אלומיניום באמצעות חומצה הידרופלואורית.



ואז מה שנשאר זה חבורה של אטומים ושכבות דקות של טיטניום ופחמן שנערמים באופן רופף זה לזה כמו חתיכות נייר. כל שכבה יציבה יחסית בפני עצמה, אך השכבות יכולות בקלות לנוע יחסית זו לזו.

ניידות זו בין שכבות אטומיות הופכת את החומר לחומר סיכה יבש מעולה: ניתן להשיג החלקה עם עמידות נמוכה מאוד מבלי לגרום לבלאי. כתוצאה מכך, ניתן להפחית את החיכוך בין משטחי הפלדה ל-שישית, והתנגדות השחיקה גבוהה במיוחד: שכבת השימון של MXENE עדיין פועלת כראוי גם לאחר 100,000 מחזורי תנועה.



זה אידיאלי לשימוש בתנאים קשים: בטיסת החלל, למשל, שמן סיכה מתאדה מייד בוואקום, אך ניתן להשתמש גם ב- MXENE בצורת אבקה עדינה.



זה לא קשור לאטמוספרה או לטמפרטורה



קרסטן גאצ'וט אומר כי גישות דומות נוסו עבור חומרים סרטים דקים אחרים, כמו גרפן או מוליבדן דיסולפיד. אך הם מגיבים ברגישות ללחות באטמוספרה. מולקולות מים יכולות לשנות את כוח ההדבקה בין השכבות. עבור MXENE, לעומת זאת, יש לזה פחות השפעה.



יתרון מכריע נוסף הוא התנגדות החום של MXENES, שכן חומרי סיכה רבים מחמצנים ומאבדים את סיכהם בטמפרטורות גבוהות. לעומת זאת, MXENES יציב יותר ואף ניתן להשתמש בו בתעשיית הפלדה, שם חלקים שלעתים נעים מכנית מגיעים לעיתים לטמפרטורות של כמה מאות מעלות צלזיוס.



ד"ר פיליפ גרוצמאכר מקבוצת המחקר של פרופסור גאצ'וט, יחד עם אוניברסיטת סארברוקן בסארברוקן ובאוניברסיטת פרדו בארה"ב, למדו את חומר סיכה האבקה בכמה ניסויים ב- TU Wien. בצד השני של העולם, פרופסור אנדראס רוזנקראנץ בצ'ילה סייע ליזום ועיצוב יצירה זו.



קרסטן גאצ'וט אומר כי היה גם עניין משמעותי בחומרים מהתעשייה. אנו חושבים שמקסן זה יכול להיות מיוצר המוני מהר מאוד.