Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của MXenes: Tại sao những vật liệu siêu mỏng này có thể thay đổi cuộc chơi trong thế giới công nghệ
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, MXenes là một lớp hợp chất vô cơ hai chiều độc đáo bao gồm các cacbua kim loại chuyển tiếp, nitrua hoặc cacbonitride. Việc phát hiện ra những vật liệu siêu mỏng này bắt đầu vào năm 2011 và kể từ đó đã chứng minh được giá trị ứng dụng tiềm năng của chúng trong nhiều lĩnh vực bao gồm điện tử, pin, môi trường và y sinh. Những vật liệu này dần dần hé lộ bí ẩn như thế nào?
1. Cấu trúc và tổng hợp MXenes
Cấu trúc cơ bản của MXenes bao gồm một loạt các cacbua kim loại xếp chồng lên nhau theo hình dạng "đàn accordion". Điều này đạt được trong quá trình tổng hợp bằng cách khắc chọn lọc nguyên tố A (như nhôm) trong pha MAX bằng chất khắc mạnh như axit flohydric (HF). Công thức điển hình của các MXene này là Mn+1XnTx, trong đó T biểu thị một nhóm chức, chẳng hạn như O, F, v.v. Tính chất này cho phép MXene hấp thụ nhiều nhóm đầu có ái lực với nước, do đó ảnh hưởng đến các tính chất điện hóa của chúng.
"MXene thường được tổng hợp thông qua quy trình khắc chọn lọc từ trên xuống, có khả năng mở rộng tốt."
2. Tính chất vật lý và hóa học
MXene có những đặc tính tuyệt vời bao gồm độ dẫn điện, độ bền cơ học và khả năng biến đổi bề mặt kép. Điều này cho phép họ chứng minh hiệu suất vượt trội trong các công nghệ tiên tiến như xử lý nước, pin và siêu tụ điện. Ví dụ, Ti3C2 MXene đã cho thấy khả năng đảo ngược lên tới 410 mAh/g đối với pin lithium, điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc cải thiện hiệu suất pin.
3. Tiềm năng ứng dụng của MXenesVới việc nghiên cứu ngày càng sâu rộng, MXenes đã cho thấy tiềm năng to lớn trong các lĩnh vực như lưu trữ năng lượng, vật liệu tổng hợp và y sinh học. Trong các ứng dụng điện, MXenes được coi là vật liệu anot thích hợp và thể hiện hiệu suất tuần hoàn tốt trong pin ion natri. Điện cực giống giấy làm từ Ti3C2 MXene thậm chí còn cho thấy hiệu quả lưu trữ năng lượng cao hơn so với các vật liệu truyền thống.
"MXenes đặc biệt ở chỗ chúng không chỉ là chất dẫn điện mà còn có khả năng kiểm soát tính chất hóa học bề mặt."
4. Ứng dụng về môi trường và sinh học
Các ứng dụng của MXenes đối với môi trường cũng đang ngày càng được chú ý. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Ti3C2 MXenes có thể được sử dụng làm điện cực di động để loại bỏ amoniac trong xử lý nước thải và cũng cho thấy tiềm năng tốt trong việc loại bỏ kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác. Hơn nữa, khả năng tương thích sinh học của chúng làm cho ứng dụng của chúng trong y sinh học trở nên khả thi, đặc biệt là trong lĩnh vực tăng thân nhiệt để điều trị ung thư.
5. Triển vọng tương lai
Nghiên cứu về MXenes vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển và các nhà khoa học đang khám phá các phương pháp tổng hợp hiệu quả hơn để cải thiện hiệu suất của chúng. MXenes có thể mang lại những đóng góp mang tính cách mạng cho việc thiết kế các vật liệu tiết kiệm năng lượng và sử dụng các chức năng đặc biệt của chúng. Nếu những vật liệu siêu mỏng này có thể trở thành vật liệu công nghiệp phổ biến trong tương lai, chúng ta sẽ phải đối mặt với những thay đổi công nghệ nào?
