Вы моргнули два раза, а смартфон уже зарядился. Нано-рулоны MXene разгоняют аккумуляторы до пугающих скоростей
NewsMakerУченые скрутили наноматериал и случайно улучшили его в разы.
Ученые из Университета Дрекселя предложили новый способ менять форму MXenes, класса наноматериалов с высокой электропроводностью, превращая их из плоских структур в тонкие трубки. Такая трансформация открывает возможности для более эффективных аккумуляторов , биосенсоров и носимой электроники. Команда разработала масштабируемую технологию, которая позволяет как бы сворачивать двумерные листы MXene в одномерные трубчатые структуры, получившие название MXene nanoscrolls.
Полученные нанотрубки примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса и проводят электричество лучше, чем плоские листы того же материала. MXenes уже больше десяти лет привлекают внимание исследователей благодаря сочетанию высокой проводимости и химической гибкости. Однако создание качественных одномерных структур из этих материалов долгое время оставалось сложной задачей: прежние методы часто давали нестабильные формы или поврежденную структуру.
В основе нового подхода лежит идея, что геометрия материала напрямую влияет на его свойства. Плоские структуры хорошо работают во многих системах, но в задачах, где важна быстрая передача зарядов или механическое усиление, одномерные формы оказываются эффективнее. Трубчатая архитектура создает полые каналы, по которым ионы могут свободно перемещаться, не сталкиваясь с плотными слоями, характерными для обычных двумерных MXene. Одновременно такие трубки способны усиливать полимеры и металлы, сохраняя при этом электропроводность.
Теперь подробнее. Процесс начинается с многослойных чешуек MXene. Исследователи изменяют химическую среду с помощью воды, влияя на поверхностную химию материала. В результате возникает структурный дисбаланс, известный как реакция Януса. Внутреннее напряжение заставляет слои расходиться и самопроизвольно сворачиваться в плотные рулоны. Этот механизм позволяет формировать аккуратные трубчатые структуры без разрушения материала.
Ученые из Университета Дрекселя предложили новый способ менять форму MXenes, класса наноматериалов с высокой электропроводностью, превращая их из плоских структур в тонкие трубки. Такая трансформация открывает возможности для более эффективных аккумуляторов , биосенсоров и носимой электроники. Команда разработала масштабируемую технологию, которая позволяет как бы сворачивать двумерные листы MXene в одномерные трубчатые структуры, получившие название MXene nanoscrolls.
Полученные нанотрубки примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса и проводят электричество лучше, чем плоские листы того же материала. MXenes уже больше десяти лет привлекают внимание исследователей благодаря сочетанию высокой проводимости и химической гибкости. Однако создание качественных одномерных структур из этих материалов долгое время оставалось сложной задачей: прежние методы часто давали нестабильные формы или поврежденную структуру.
В основе нового подхода лежит идея, что геометрия материала напрямую влияет на его свойства. Плоские структуры хорошо работают во многих системах, но в задачах, где важна быстрая передача зарядов или механическое усиление, одномерные формы оказываются эффективнее. Трубчатая архитектура создает полые каналы, по которым ионы могут свободно перемещаться, не сталкиваясь с плотными слоями, характерными для обычных двумерных MXene. Одновременно такие трубки способны усиливать полимеры и металлы, сохраняя при этом электропроводность.
Теперь подробнее. Процесс начинается с многослойных чешуек MXene. Исследователи изменяют химическую среду с помощью воды, влияя на поверхностную химию материала. В результате возникает структурный дисбаланс, известный как реакция Януса. Внутреннее напряжение заставляет слои расходиться и самопроизвольно сворачиваться в плотные рулоны. Этот механизм позволяет формировать аккуратные трубчатые структуры без разрушения материала.