يمكن أن تعمل المواد النانوية ثنائية الأبعاد الجديدة ، mxene ، كمواد تشحيم في درجات الحرارة القصوى أو فراغ الفضاء

في السنوات الأخيرة ، تسببت فئة مواد Mxenes (وضوحا "Maxene") في ضجة فيما يتعلق بتقنيات البطارية الجديدة. لكنهم الآن يثبتون أيضًا أنه مواد تشحيم صلبة ممتازة ، متينة للغاية وقادرة على أداء مهامهم حتى في أصعب الظروف. تم الآن نشر هذه الخصائص المتفوقة من Mxenes في مجلة ACS Nano Journal المرموقة.

مثل الجرافين المادي الكربوني ، يقع Mxene في فئة ما يسمى بالمواد ثنائية الأبعاد: فهي طبقات رقيقة من الذرات المفردة وليس لها روابط قوية للطبقات العليا أو السفلية.



يقول البروفيسور كارستن جاشوت ، رئيس مجموعة علم الأحياء في معهد TU للتصميم الهندسي وتطوير المنتجات ، إنك تبدأ أولاً مع ما يسمى Max Stage ، وهو نظام من الطبقات الخاصة المكونة من التيتانيوم والألومنيوم والكربون. الحيلة الرئيسية هي حفر الألومنيوم مع حمض الهيدروفلوريك.



ثم ما تبقى هو مجموعة من الذرات وطبقات رقيقة من التيتانيوم والكربون المكدسة بشكل فضفاض معًا مثل قطع الورق. كل طبقة مستقرة نسبيًا من تلقاء نفسها ، ولكن يمكن أن تتحرك الطبقات بسهولة بالنسبة لبعضها البعض.

إن هذا النقل بين الطبقات الذرية يجعل المادة مادة تشحيم جافة ممتازة: يمكن تحقيق انزلاق مع مقاومة منخفضة للغاية دون التسبب في التآكل. ونتيجة لذلك ، يمكن تقليل الاحتكاك بين الأسطح الفولاذية إلى سادس واحد ، ومقاومة التآكل عالية للغاية: لا تزال طبقة التشحيم MXENE تعمل بشكل صحيح حتى بعد 100000 دورة حركة.



هذا مثالي للاستخدام في الظروف الصعبة: في رحلة فضائية ، على سبيل المثال ، يتبخر زيت التشحيم على الفور في فراغ ، ولكن يمكن أيضًا استخدام mxene في شكل مسحوق ناعم هناك.



لا علاقة له بالجو أو درجة الحرارة



يقول كارستن جاشوت إنه تم تجربة مقاربات مماثلة لمواد أفلام رقيقة أخرى ، مثل الجرافين أو ثاني كبريتيد الموليبدينوم. لكنهم يستجيبون بحساسية للرطوبة في الجو. يمكن أن تغير جزيئات الماء قوة الترابط بين الطبقات. بالنسبة إلى mxene ، من ناحية أخرى ، يكون له تأثير أقل.



ميزة أخرى حاسمة هي مقاومة الحرارة من mxenes ، حيث يتأكسد العديد من مواد التشحيم وتفقد تزييتها في درجات حرارة عالية. MXENES ، من ناحية أخرى ، أكثر استقرارًا ويمكن استخدامها في صناعة الصلب ، حيث تصل الأجزاء التي تتحرك في بعض الأحيان ميكانيكيًا في بعض الأحيان إلى درجات حرارة عدة مئات من الدرجات.



درس الدكتور فيليب جروتزماشر من مجموعة الأبحاث البروفيسور جاشوت ، إلى جانب جامعة ساربروكين في ساربروكين وجامعة بوردو في الولايات المتحدة ، زيوت التشحيم البودرة في عدة تجارب في تو وين. على الجانب الآخر من العالم ، كان البروفيسور أندرياس روزنكرانز في تشيلي فعالاً في بدء هذا العمل وتصميمه.



يقول كارستن جاشوت إنه كان هناك اهتمام كبير بالمواد من الصناعة. نعتقد أن هذا mxene يمكن إنتاجه بسرعة كبيرة.