13:59 2024-03-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii realizează sinteza cu energie scăzută a materialelor van der Waals în vrac
_ Cercetătorii realizează sinteza cu energie scăzută de materiale în vrac van der Waals
Cercetătorii au sintetizat materiale în vrac van der Waals (vdW) la temperatura aproape a camerei (de la temperatura camerei la 60°C), reducând semnificativ consumul de energie necesar pentru fabricarea lor prin cel puțin un ordin de mărime.
Materialele vdW în vrac reprezintă un obiectiv important al cercetării, deoarece sunt ținute împreună de forțe vdW slabe în loc de legături covalente sau metalice puternice. Studiul este publicat în Nature Materials.
Anterior, materialele vdW în vrac, cum ar fi grafitul și nitrura de bor hexagonală, puteau fi sintetizate doar la temperaturi foarte ridicate (>1.000°C). În acest studiu, în loc de sinterizarea directă a particulelor de grafit sau nitrură de bor la temperaturi atât de ridicate, particulele au fost exfoliate în nanofoi bidimensionale (2D) cu un consum foarte scăzut de energie. Ulterior, a fost folosit un proces de turnare la 45°C (sau chiar la temperatura camerei) pentru a transforma aceste nanofoi în materiale vdW în vrac robuste din punct de vedere mecanic.
Metoda se aplică unei game largi de materiale 2D, inclusiv MXene și dicalcogenuri ale metalelor de tranziție. Temperatura sa scăzută de fabricație permite, de asemenea, imprimarea suprafeței și modelarea in situ, care sunt provocatoare în cazul sinterizării la temperatură înaltă din cauza contracției și expansiunii induse termic. În plus, materialele vdW fără aditivi facilitează aplicațiile la temperaturi înalte în care compozitele polimerice pe bază de materiale 2D eșuează.
Acest rezultat provine în principal din interacțiunea vdW, oferind materialelor în vrac fabricate o rezistență mecanică ridicată. Activarea interacțiunii vdW nu necesită temperaturi ridicate, ci mai degrabă un contact nanometric sau subnanometru între nanofile adiacente. Subțirea și flexibilitatea nanofoilor 2D le fac ușor deplasate și deformabile, facilitând formarea contactului intim.
În plus, cercetătorii au descoperit că apa adsorbită pe nanofoaie este un „ajutor de sinterizare” puternic care lubrifiază nanofoile. pentru a oferi o aliniere bună. Apa închisă apoi se desorbește din nanofoi și scapă din material datorită efectului de nano-confinare, care închide capilarul, activând astfel interacțiunea vdW și rezultând un material vdW în vrac densificat, puternic.
" Acest proces simplifică fabricarea și reduce consumul ridicat de energie asociat cu producția de materiale vdW în vrac, oferind scalabilitate și ar putea introduce, de asemenea, abordări inovatoare ale designului materialului vdW, cum ar fi hibridizarea diferitelor materiale 2D, în special a celor instabile la temperaturi ridicate de procesare", a spus prof. . Su Yang, cercetător la Shenzhen International Graduate School of Tsinghua University (SIAT) și autor corespondent al articolului.
„Acest studiu sugerează revoluția către metodele tradiționale de prelucrare a materialelor prin utilizarea nanomaterialelor”, a spus prof. Cheng Huiming de la SIAT.
Echipa include cercetători de la SIAT ai Academiei Chineze de Științe (CAS), Școala Internațională de Absolvent din Shenzhen a Universității Tsinghua, Institutul de Cercetare a Metalelor din CAS și Universitatea din Știința și Tehnologia Chinei de CAS.
Comentarii:
Adauga Comentariu