Чем хорош материал максен (MXene) и почему он круче графена?

Чем хорош материал максен (MXene) и почему он круче графена?

Восторги по поводу универсальности применения графена в различных изделиях, всплеск которых произошел после получения в 2010 году учеными, открывшими этот уникальный двумерный материал, Нобелевской премии, понемногу стихают. Происходит это, во-первых, вследствие сложности налаживания массового производства изделий из графена и, во-вторых, мошенничеством некоторых фирм, выпускающих под маркой графена не двумерные, а «многомерные» углеродные пленки, которые не обладают свойствами графена (обнаружение таких скандальных случаев недавно рассказала в СМИ группа независимых экспертов из США).


На фоне огромного массива статей в авторитетных научных изданиях, посвященных различным аспектам применения графена, как-то не очень заметно прозвучала информация об открытии в 2011 году учеными Дрексельского университета другого вида двумерных материалов из карбидов, карбонитридов и нитридов переходных металлов, которые первооткрыватели назвали максенами (MXene).

Оставаясь «в тени» графена, максены тем не менее в ряде применений превзошли именитого конкурента как по электрическим характеристикам, так и по технологичности. Второй показатель, как известно, самый важный для массового промышленного производства. Последний пример такого превосходства - микроминиатюрные антенны, изготовленные из двумерного карбида титана - одной из разновидностей максенов. Группа исследователей Института наноматериалов Дрексельского университета разработала удивительно простую технологию изготовления гибких антенн диапазона 2,4 ГГц, используемого в Wi-Fi- и Bluetooth-сетях.

Девайсы, работающие с поддержкой технологий Wi-Fi- и Bluetooth считаются в настоящее время наиболее перспективными для устройств носимой электроники. И поскольку среди основных механических требований к современным носимым электронным устройствам первоочередным является гибкость (то есть способность выдерживать многократные изгибы в процессе эксплуатации без потери функциональности), ученый многих лабораторий мира ищут новые материалы, удовлетворяющие этому требованию. Однако до сих пор не удавалось создать достаточно гибкий материал с хорошими электрическими характеристиками, эксплуатационной надежностью и экономически приемлемым для массового производства процессом изготовления.

И вот такой материал найден и технология изготовления из него антенны (а это - самый уязвимый к изгибам элемент) может быть внедрена в массовое производство. Эта технология состоит в приготовлении коллоидного раствора из хлопьевидных частиц карбида титана толщиной примерно 1 нм, который наносится на подложку (бумагу, пленку полимера) с помощью... окрасочного пистолета, под высоким давлением распыляющего раствор. По этой технологии исследователи изготовили несколько конфигураций антенн толщиной от 62 нм до 8 мкм и гибких RFID-меток, обеспечивающих считывание с них информации на расстояниях до 8 м.

Проведенные с антеннами эксперименты показали, что они излучают радиосигналы в 50 раз лучше графеновых аналогов и в 300 раз лучше антенн с излучающей структурой из серебра. При том, что изготовление «максеновой наноантенны» в несколько раз проще.

Комментарии

Популярные сообщения