Un novo nanomaterial bidimensional, Mxene, tamén pode actuar como lubricante en temperaturas extremas ou o baleiro do espazo

Podes lubricar as cadeas de bicicletas con aceite, pero que dicir das cintas transportadoras hottadas na industria siderúrxica ou en Marte Rovers? A Universidade de Tecnoloxía de Viena estudou agora nanomateriais moi especiais xunto con grupos de investigación de Saarbrucken (Alemaña), a Universidade Purdue nos Estados Unidos e a Universidade de Chile (Santiago, Chile).

Nos últimos anos, a categoría de material de Mxenes (pronunciada "maxen") provocou un axitación en conexión con novas tecnoloxías da batería. Pero agora tamén están demostrando ser un excelente lubricante sólido, extremadamente duradeiro e capaz de realizar as súas tarefas incluso nas condicións máis difíciles. Estas propiedades superiores dos mxenes publicáronse agora no prestixioso Journal ACS Nano.

UST como o grafeno de material de carbono, Mxene entra na categoría de chamados materiais 2D: son capas ultra-finas de átomos individuais e non teñen enlaces fortes ás capas superiores ou inferiores.



O profesor Carsten Gachot, xefe do grupo de triboloxía do Instituto de Deseño de Enxeñaría e Desenvolvemento de Produtos da TU, di que primeiro comeza coa chamada etapa Max, que é un sistema de capas especiais formado por titanio, aluminio e carbono. O truco clave é gravar en aluminio con ácido hidrofluórico.



A continuación, o que queda é unha chea de átomos e capas finas de titanio e carbono que están apiladas como pezas de papel. Cada capa é relativamente estable por si mesma, pero as capas poden moverse facilmente entre si.

Esta portabilidade entre as capas atómicas fai que o material poida conseguir un excelente lubricante seco: deslizarse cunha resistencia moi baixa sen causar desgaste. Como resultado, a fricción entre as superficies de aceiro pode reducirse a un sexto e a resistencia ao desgaste é extremadamente alta: a capa de lubricación de Mxene aínda funciona correctamente incluso despois de 100.000 ciclos de movemento.



Isto é ideal para o seu uso en condicións difíciles: no voo espacial, por exemplo, o aceite lubricante se evapora inmediatamente nun baleiro, pero tamén se pode usar Mxene en forma de po fino.



Non ten nada que ver coa atmosfera ou a temperatura



Carsten Gachot di que se probaron enfoques similares por outros materiais de película fina, como o grafeno ou o disulfuro de molibdeno. Pero responden sensiblemente á humidade na atmosfera. As moléculas de auga poden cambiar a forza de unión entre as capas. Para Mxene, por outra banda, ten menos efecto.



Outra vantaxe decisiva é a resistencia á calor dos mxenos, xa que moitos lubricantes oxidan e perden a súa lubricidade a altas temperaturas. Os mxenes, por outra banda, son máis estables e incluso se poden usar na industria siderúrxica, onde as pezas que ás veces se moven mecánicamente alcanzan as temperaturas de varios centos de graos centígrados.



O doutor Philip Grutzmacher do grupo de investigación do profesor Gachot, xunto coa Universidade de Saarbruken en Saarbruken e a Universidade Purdue nos Estados Unidos, estudaron o lubricante en po en varios experimentos en Tu Wien. Do outro lado do mundo, o profesor Andreas Rosenkranz en Chile foi fundamental para iniciar e deseñar este traballo.



Carsten Gachot di que tamén houbo un interese importante nos materiais da industria. Pensamos que este mxene pode ser producido en masa moi rápido.