En un trabajo que podría abrir una compuerta de futuras aplicaciones para una nueva clase de nanomateriales conocidos como MXenes pronunciado "Maxines", los investigadores de la Universidad Texas A&M han descubierto una forma simple y económica de prevenir la rápida degradación de los materiales.
Las nanohojas MXene bidimensionales son prometedoras en aplicaciones que van desde el almacenamiento de energía hasta la purificación de agua. Sin embargo, los MXenes tienen un talón de Aquiles: se degradan rápidamente cuando se mantienen al aire libre.
Según el equipo de Texas A&M, la solución a este problema consiste en exponer los MXenes a cualquier cosa de una familia de compuestos mejor representados por un suplemento dietético natural como la vitamina C.
"Con estos hallazgos, los MXenes estables se vuelven posibles y los materiales basados en MXene de grado de ingeniería pueden convertirse en una realidad práctica", escribieron los investigadores en un documento para el próximo número de la revista en línea materia .
Propiedades interesantes
Descubierto en 2011 por un equipo de la Universidad de Drexel, los MXenes son láminas de materiales de solo unos pocos átomos de espesor que están compuestas principalmente por capas de metales como el titanio intercalado por carbono y / o nitrógeno.
Debido a su nanotickness y la variedad de elementos de los que pueden estar compuestos otros nanomateriales como el grafeno contienen solo carbono, "estos materiales tienden a tener propiedades realmente interesantes, como alta conductividad eléctrica y alta actividad catalítica", dijo el Dr. MicahGreen, un profesor asociado que dirigió el trabajo y tiene citas conjuntas en el Departamento de Ingeniería Química de Artie McFerrin y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Texas A&M.
Como resultado de esas propiedades, MXenes ha generado un gran interés y entusiasmo en la comunidad investigadora con posibles aplicaciones en todo, desde baterías hasta sensores electrónicos.
"Pero ha habido un problema al acecho en el fondo", dijo Green. Los MXenes se degradan u oxidan rápidamente. "Se desmoronan y dejan de ser nanohojas. Esto sucede en cuestión de días".
Aunque otros investigadores han descubierto que técnicas como secar o congelar MXenes pueden retrasar su degradación, "todavía no van a durar años", dijo. "Y nadie quiere un material que no tenga un estante largovida."
Texas A&M abordó el problema a través de un equipo interdisciplinario de expertos en nanomateriales, cerámicas y polímeros.
Los otros miembros de la facultad involucrados en el trabajo son la Dra. Miladin Radovic, profesora del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y la Dra. Jodie Lutkenhaus, profesora asociada en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y el Departamento de Ingeniería Química.
Hacia una solución
El equipo finalmente descubrió que exponer un MXene típico a una solución de L-ascorbato de sodio impidió la degradación de la lámina nano. Además, varios compuestos relacionados, incluida la vitamina C, también funcionaron. Según Green, el efecto dura. También señaló queel equipo hizo el descubrimiento hace aproximadamente un año y los MXenes tratados aún son estables.
Para investigar más a fondo el fenómeno que conduce a la mejora de la estabilidad, el equipo completó simulaciones de dinámica molecular de las interacciones entre los MXenes y los antioxidantes. Descubrieron que las moléculas de ascorbato parecen asociarse con la nano lámina de MXene, evitando que interactúe con las moléculas de aguay como resultado, protegiéndolo de la oxidación.
El equipo está entusiasmado porque su "método parece funcionar con una variedad de MXenes diferentes", dijo Green. materia el artículo se enfoca en el MXene más común Ti3C2Tx, pero otros tipos de MXenes son aún más inestables. Tanto es así que "la gente ha dudado si esos materiales podrían encontrar aplicaciones. Con esta técnica, eso podría cambiar". Los investigadoresActualmente están explorando la estabilidad de estos MXenes adicionales utilizando el mismo enfoque.
"Esperamos que todos los que trabajan en MXenes, incluidas las personas de la industria, usen nuestra técnica para proteger sus materiales", dijo Green.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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