Language
Country/Area
No result found
من عام 2011 إلى الآن: كيف أصبح MXenes سريعًا نجومًا في علم المواد؟
في مجال علم المواد، تعد MXenes بلا شك واحدة من أكثر المواد الناشئة لفتًا للانتباه في السنوات الأخيرة. منذ أن تم الإبلاغ عنه لأول مرة من قبل العلماء في جامعة دريكسيل في عام 2011، سرعان ما جذبت MXenes انتباه الباحثين في جميع أنحاء العالم لبنيتها وخصائصها الفريدة. تُستخدم هذه المركبات ثنائية الأبعاد المشتقة من المعادن الانتقالية على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل تخزين الطاقة والحفز والإلكترونيات نظرًا لتوصيلها الكهربائي الممتاز وخواصها الميكانيكية الممتازة وكيمياء سطحها المتنوعة.
من المثير للدهشة أن مواد مثل MXenes قد تحولت من إنجازات البحث العلمي إلى مواد نجمية ذات آفاق تطبيق غير محدودة خلال عشر سنوات فقط.
هيكل وتوليف MXenes
تتكون المكسينات من كربيدات فلزات انتقالية أو نيتريدات أو نيتريدات كربونية وتظهر عادة في بنية ذات طبقات. تتم تسمية MXenes على شكل Mn + 1XnTx، حيث يمثل M العنصر المعدني، ويمثل X الكربون أو النيتروجين، ويمثل T مجموعة النهاية السطحية. يمكّن هذا الهيكل MXenes من إظهار الموصلية الكهربائية الجيدة والقوة الميكانيكية.
يتم تصنيع MXenes بشكل أساسي من خلال النقش الانتقائي. تقنية التوليف هذه ليست قابلة للتطوير فحسب، بل تحافظ أيضًا على خصائص المادة. في هذه العملية، يستخدم العلماء محاليل حفر قوية تحتوي على الفلور، مثل حمض الهيدروفلوريك أو كلوريد الليثيوم، لإزالة عناصر الطبقة A الوسطى لاستخراج MXenes. في الآونة الأخيرة، استمرت الطلبات في مجالات مختلفة مثل معالجة المياه القذرة والطب الحيوي في تحفيز تطور طرق تركيب MXenes.
خصائص MXenes
واحدة من أعظم ميزات MXenes هي كثافتها الإلكترونية العالية وخصائص المعدنة، مما يجعلها ممتازة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. تظهر الأبحاث أن MXenes يمكنها امتصاص الأيونات وتخزينها بشكل فعال، خاصة أنها تظهر أداءً ممتازًا في بطاريات أيونات الليثيوم وبطاريات أيونات الصوديوم. على سبيل المثال، يعد Ti3C2 MXene أكثر كفاءة بشكل ملحوظ من المواد التقليدية في إزالة الأيونات ويظل مستقرًا في بيئات مختلفة.
تظهر الأبحاث أن Ti3C2 MXene يعرض ما يصل إلى 100 ضعف قدرة امتصاص الأيونات في جهاز إزالة الأيونات الكهربائي المتدفق، مما يوضح قدرته على التحكم في تلوث المياه.
التطبيقات المحتملة والآفاق المستقبلية
تمتلك MXenes مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك البطاريات، والمكثفات الفائقة، والتحفيز الضوئي، وأجهزة استشعار الغاز، والطب الحيوي. خاصة عندما يتعلق الأمر بتخزين الطاقة الكهربائية، تتفوق MXenes على العديد من المواد التقليدية. يستكشف الباحثون استخدام MXenes في الأجهزة الإلكترونية المتقدمة وأنظمة الطاقة. ولا تقتصر هذه التطبيقات على البطاريات. إن موصليتها العالية وخصائصها القابلة للضبط تجعلها تتمتع أيضًا بآفاق جيدة في مجالات الإلكترونيات والإلكترونيات الضوئية.
مع الفهم الأعمق لمسارات تركيب وتطبيق MXenes، من المرجح أن تفتح الأبحاث المستقبلية مجالات تطبيق أكثر ابتكارًا، وبالتالي تغيير أنماط حياتنا.
الاستنتاج
منذ عام 2011، اجتذب الصعود السريع للمكسينيين اهتمامًا واسع النطاق من الأوساط الأكاديمية والصناعة. إن التطور المستمر واستكشاف التطبيقات لهذه المواد يبشر بفرص لا حصر لها في المستقبل. مع التقدم التكنولوجي المستمر، هل يمكن لـ MXenes أخيرًا اختراق قيود المواد الموجودة وتصبح المادة الأساسية لعصر جديد من العلوم والتكنولوجيا في المستقبل؟
