Language
Country/Area
No result found
С 2011 года по настоящее время: как MXenes быстро стали звездами материаловедения?
В области материаловедения MXenes, несомненно, являются одним из самых привлекательных новых материалов последних лет. С момента первого сообщения ученых из Университета Дрекселя в 2011 году MXenes быстро привлекли внимание исследователей по всему миру благодаря своей уникальной структуре и свойствам. Эти двумерные соединения, полученные из переходных металлов, широко используются во многих областях, таких как хранение энергии, катализ и электроника, благодаря их превосходной электропроводности, отличным механическим свойствам и разнообразному химическому составу поверхности.
Удивительно, что такие материалы, как MXenes, всего за десять лет превратились из достижений научных исследований в звездные материалы с неограниченными перспективами применения.
Структура и синтез MXenes
MXены состоят из карбидов, нитридов или карбонитридов переходных металлов и обычно имеют слоистую структуру. MXenes называются в форме Mn+1XnTx, где M представляет собой металлический элемент, X представляет собой углерод или азот, а T представляет собой концевую группу на поверхности. Эта структура позволяет MXenes проявлять хорошую электропроводность и механическую прочность.
MXenes в основном синтезируются посредством селективного травления. Эта технология синтеза не только масштабируема, но и сохраняет свойства материала. В этом процессе ученые используют сильные фторсодержащие травильные растворы, такие как плавиковая кислота или хлорид лития, для удаления элементов среднего А-слоя и извлечения MXenes. В последнее время требования в различных областях, таких как очистка грязной воды и биомедицина, продолжают стимулировать развитие методов синтеза MXenes.
Свойства MXenes
Одной из величайших особенностей MXenes является их высокая электронная плотность и свойства металлизации, которые делают их превосходными в различных приложениях. Исследования показывают, что MXenes могут эффективно адсорбировать и хранить ионы, особенно демонстрируя отличные характеристики в литий-ионных и натрий-ионных батареях. Например, Ti3C2 MXene значительно эффективнее традиционных материалов удаляет ионы и остается стабильным в различных средах.
Исследования показывают, что Ti3C2 MXene демонстрирует до 100 раз большую способность к адсорбции ионов в устройстве деионизации с проточным электродом, что демонстрирует его потенциал в борьбе с загрязнением воды.
Потенциальные применения и будущие перспективы
MXenes имеют широкий спектр потенциальных применений, включая батареи, суперконденсаторы, фотокатализ, газовые датчики и биомедицину. Особенно когда дело касается хранения электрической энергии, MXenes превосходят многие традиционные материалы. Исследователи изучают возможности использования MXenes в современных электронных устройствах и энергетических системах. Эти применения не ограничиваются батареями. Их высокая проводимость и настраиваемые свойства делают их также перспективными в области электроники и оптоэлектроники.
Благодаря более глубокому пониманию путей синтеза и применения MXenes будущие исследования, вероятно, откроют более инновационные области применения, тем самым изменив наш образ жизни.
Заключение
С 2011 года быстрый рост популярности MXenes привлек широкое внимание научных кругов и промышленности. Продолжающаяся эволюция и исследование возможностей применения этого материала открывают бесчисленные возможности в будущем. Сможет ли MXenes с постоянным развитием технологий преодолеть ограничения существующих материалов и стать основным материалом новой эры науки и техники в будущем?
