Um novo nanomaterial bidimensional, MXENE, também pode atuar como um lubrificante em temperaturas extremas ou no vácuo do espaço

Você pode lubrificar as cadeias de bicicletas com petróleo, mas e os cintos de transportadores quentes na indústria siderúrgica ou em Mars Rovers? A Universidade de Tecnologia de Viena agora estudou nanomateriais muito especiais, juntamente com grupos de pesquisa de Saarbrucken (Alemanha), Universidade de Purdue nos Estados Unidos e da Universidade do Chile (Santiago, Chile).

Nos últimos anos, a categoria de material de Mxenes (pronunciada "Maxene") causou um rebuliço em conexão com novas tecnologias de bateria. Mas agora eles também estão se mostrando um excelente lubrificante sólido, extremamente durável e capaz de executar suas tarefas, mesmo nas condições mais difíceis. Essas propriedades superiores dos mxenos foram publicadas no prestigiado ACS Nano Journal.

Como o grafeno de material de carbono, o MXENE se enquadra na categoria dos chamados materiais 2D: são camadas ultrafinas de átomos únicos e não têm ligações fortes para as camadas superior ou inferior.



O professor Carsten Gachot, chefe do grupo de tribologia do Instituto de Design de Engenharia e Desenvolvimento de Produtos da TU, diz que você começa com o chamado estágio máximo, que é um sistema de camadas especiais compostas de titânio, alumínio e carbono. O truque principal é gravar alumínio com ácido hidrofluórico.



Então o que resta é um monte de átomos e camadas finas de titânio e carbono que são frouxamente empilhadas como pedaços de papel. Cada camada é relativamente estável por conta própria, mas as camadas podem se mover facilmente em relação uma à outra.

Essa portabilidade entre as camadas atômicas torna o material um excelente lubrificante seco: deslizar com resistência muito baixa pode ser alcançada sem causar desgaste. Como resultado, o atrito entre as superfícies de aço pode ser reduzido para um sexto, e a resistência ao desgaste é extremamente alta: a camada de lubrificação por mxeno ainda funciona corretamente, mesmo após 100.000 ciclos de movimento.



Isso é ideal para uso em condições difíceis: no voo espacial, por exemplo, o lubrificante de óleo evapora imediatamente no vácuo, mas o mxeno em pó fino também pode ser usado lá.



Não tem nada a ver com atmosfera ou temperatura



Carsten Gachot diz que abordagens semelhantes foram experimentadas para outros materiais de filme fino, como grafeno ou dissulfeto de molibdênio. Mas eles respondem de maneira sensível à umidade na atmosfera. As moléculas de água podem alterar a força de ligação entre as camadas. Para o MXENE, por outro lado, tem menos efeito.



Outra vantagem decisiva é a resistência ao calor dos mxenos, pois muitos lubrificantes oxidam e perdem sua lubrificação em altas temperaturas. Os mxenos, por outro lado, são mais estáveis ​​e podem até ser usados ​​na indústria siderúrgica, onde partes que às vezes se movem mecanicamente às vezes atingem temperaturas de várias centenas de graus Celsius.



O Dr. Philip Grutzmacher, do Professor Gachot, do Grupo de Pesquisa, juntamente com a Universidade de Saarbruken na Saarbruken e a Universidade de Purdue nos EUA, estudou o lubrificante em pó em vários experimentos em Tu Wien. Do outro lado do mundo, o professor Andreas Rosenkranz no Chile foi fundamental para iniciar e projetar este trabalho.



Carsten Gachot diz que também houve um interesse significativo nos materiais da indústria. Achamos que esse mxene pode ser produzido em massa muito rapidamente.