Nový dvourozměrný nanomateriál, mxen, může také působit jako mazivo při extrémních teplotách nebo ve vakuu prostoru

Můžete mazat cyklistické řetězce olejem, ale co horké dopravní pásy v ocelářském průmyslu nebo na Mars Rovers? Technologická univerzita ve Vídni nyní studovala velmi speciální nanomateriály spolu s výzkumnými skupinami ze Saarbrucken (Německo), Purdue University ve Spojených státech a University of Chile (Santiago, Chile).

V posledních letech způsobila kategorie materiálu MXENES (vyslovovaná „Maxene“) rozruch v souvislosti s novými technologiemi baterií. Nyní se však také ukazují jako vynikající pevné mazivo, extrémně odolné a schopné plnit své úkoly i v nejobtížnějších podmínkách. Tyto vynikající vlastnosti MXENS byly nyní publikovány v prestižní ACS Nano Journal.

UST jako grafen uhlíkového materiálu, mxen spadá do kategorie tzv. 2D materiálů: jsou to ultratenké vrstvy jednotlivých atomů a nemají žádné silné vazby na horní nebo dolní vrstvy.



Profesor Carsten Gachot, vedoucí tribologické skupiny na TU's Institute of Engineering Design and Development Development, říká, že nejprve začnete tzv. Max Stage, což je systém speciálních vrstev složených z titanu, hliníku a uhlíku. Klíčovým trikem je leptání hliníku s kyselinou fluorovodíkovou.



Zbývá tedy spousta atomů a tenkých vrstev titanu a uhlíku, které jsou volně naskládány jako kusy papíru. Každá vrstva je sama o sobě relativně stabilní, ale vrstvy se mohou snadno pohybovat vzhledem k sobě.

Díky této přenositelnosti mezi atomovými vrstvami je materiál vynikajícím suchému mazivu: klouzání s velmi nízkým odporem lze dosáhnout bez způsobilosti opotřebení. Výsledkem je, že tření mezi ocelovými povrchy lze snížit na jednu šestinu a odolnost proti opotřebení je extrémně vysoká: vrstva mazání mxenu stále funguje správně i po 100 000 pohybových cyklech.



To je ideální pro použití v obtížných podmínkách: Například v kosmickém letu se mazací olej odpaří okamžitě ve vakuu, ale mxene v jemném práškové formě lze také použít.



Nemá to nic společného s atmosférou nebo teplotou



Carsten Gachot říká, že podobné přístupy byly vyzkoušeny pro jiné tenké filmové materiály, jako je disulfid grafenu nebo molybdenu. Ale citlivě reagují na vlhkost v atmosféře. Molekuly vody mohou změnit vazbu mezi vrstvami. Pro mxene má na druhé straně menší účinek.



Další rozhodující výhodou je tepelná odolnost MXENES, protože mnoho maziv oxiduje a ztratí mazivost při vysokých teplotách. Na druhé straně je MXENES stabilnější a lze je dokonce použít v ocelářském průmyslu, kde části, které se někdy pohybují mechanicky, někdy dosahují teplot několika set stupňů Celsia.



Philip Grutzmacher z výzkumné skupiny profesora Gachota spolu s University of Saarbruken v Saarbrukenu a Purdue University v USA studoval práškové mazivo v několika experimentech v Tu Wien. Na druhé straně světa byl profesor Andreas Rosenkranz v Chile nápomocný při zahájení a navrhování této práce.



Carsten Gachot říká, že o materiály z průmyslu byl také významný zájem. Myslíme si, že tento mxen může být velmi rychle vyráběn.