Версия для слабовидящих
Три в одном: электропроводящий, гибкий, композиционный наноматериал Печать Email
Новости об инновациях
17.05.2015

Ученые создали новый, электропроводящий наноматериал, который является достаточно гибким, чтобы его можно было складывать, но и достаточно прочным, чтобы выдерживать во много раз больше собственного веса. Они считают, что он может использоваться для совершенствования накопителей электроэнергии, фильтрации воды и в экранировании различных устройств от портативной электроники до коаксиальных кабелей.

Разработка тонкого материала, который может проводить ток и при этом принимать различные формы, является редкостью в материаловедении. Предел прочности на разрыв является ценной характеристикой таких материалов, поскольку их толщина составляет всего несколько атомов.

Авторы разработки из Дрексельского университета и Даляньского технологического университета в Китае говорят: «Возьмите литий-ионную батарейку для питания часов, она очень мала, иначе часы были бы громоздкими, но способна удерживать достаточно энергии, чтобы часы работали в течение длительного времени. А если превратить браслет часов в батарею? Тогда необходимо использовать очень тонкий проводящий материал, способный хранить энергию, но и достаточно гибкий, чтобы согнуть его вокруг запястья. Можно увидеть, что просто изменив одно физическое свойство материала – гибкость или прочность – мы получаем множество новых возможностей».

Группа ученых определила этот гибкий новый материал как проводящий полимерный нанокомпозит. Он является последним достижением исследований композитных двумерных материалов, называемых максены (MXene). Исследовательская группа изучает их с момента изобретения слоистого материала на основе карбида в 2011 году.

Одним из наиболее успешных разработанных ими методов, для того чтобы MXenes показывали весь спектр присущих им свойств, является процесс прослойки, который включает в себя добавление различных химических соединений в жидкой форме. Это позволяет молекулам проникать между слоями MXene-материала и, тем самым, изменять его физические и химические свойства. Одним из наиболее впечатляющих выводов является то, что MXene-материалы обладают большим потенциалом для хранения энергии.

Для получения гибкого проводящего полимерного нанокомпозита исследователи прослаивали карбид-титановый MXene-материал поливиниловым спиртом (полимер, широко использующийся в качестве клея для бумаги). Также в состав входил полимер PDDA (polydiallyldimethylammonium chloride), который широко используется в качестве коагулянта в системах очистки воды.

worldofmaterials-new41_3.jpg

Уникальность MXenes обусловлена тем, что их поверхность заполнена функциональными группами, такими как гидроксил, что приводит к сильной связи между хлопьями MXene и полимерными молекулами, в то же время сохраняя металлическую проводимость слоев карбида нанометровой толщины. Исследователи показали, что емкость MXene-полимерного нанокомпозита может быть гораздо выше, чем у обычных электродов на основе углерода или даже графена. Также нанокомпозит имеет гидрофильные свойства, что означает возможность его применения в системах обработки воды, например, мембранах для очистки воды или опреснения, поскольку он не разрушается и не растворяется в воде. Кроме того, поскольку материал является очень гибким, он может быть свернут в трубку, что, как показали испытания, приводит только к повышению его механической прочности. Эти характеристики нанокомпозитных материалов могут в дальнейшем привести к их использованию в качестве гибкой брони для аэрокосмических компонентов.

worldofmaterials-new41_4.jpg

Следующим этапом исследований будет изучение влияния соотношения MXene и полимера на свойства полученного нанокомпозита, а также других MXene-материалов с прочными и жесткими полимерами для конструкционных применений.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/tri-v-odnom-elektroprovodyashchii-gibkii-kompozitsionnyi-nanomaterial

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта