Уже довольно давно ученые изобрели такой интересный материал, как MXene. В последнее время его все чаще рассматривают в качестве альтернативы литию, используемому в аккумуляторных батареях, для более быстрой зарядки. Возможно, вскоре он может стать еще более выгодным вариантом, поскольку недавно исследователи разработали методику, способную продлить срок его службы.

Хоссейн Алиджани, один из ведущих авторов статьи об исследовании, осматривает мембрану из MXene. Recovery of oxidized two-dimensional MXenes using high-frequency nanoscale electromechanical vibratio. Nature Communications, Journal NewAtlas. RMIT University

Сегодня одной из главных проблем MXene является то, что во влажной среде этот двухмерный материал, быстро коррозирует, что значительно снижает его электропроводность. И если эту ржавчину не удалить, то батареи MXene нельзя будет восстановить и использовать повторно.

К сожалению, удаление ржавчины оказалось довольно сложным процессом, поскольку толщина мембран MXene значительно меньше толщины человеческого волоса. Ученые предложили наносить на материал химические покрытия, чтобы предотвратить образование ржавчины, но такой подход существенно снизил потенциал MXene. Недавно команда австралийского Университета RMIT обнаружила, что эффективно удалить ржавчину можно с помощью воздействия звуковых волн.

Читайте также: Внутреннее ядро Земли остановило вращение и, возможно, повернуло в обратную сторону - считают учёные.

Говоря более предметно, специалисты обнаружили, что если корродированную (ржавую) мембрану MXene подвергнуть воздействию высокочастотных звуковых волн, то она начинает вибрировать таким образом, что вся ржавчина осыпается с нее в течение приблизительно одной минуты. И как только окислы "осыпались", мембрана MXene восстановилась до состояния, близкого к исходному.

Ученые считают, что при широком использовании аккумуляторов MXene их можно будет периодически " очищать" ультразвуковыми волнами, тем самым значительно увеличив срок их службы.

"Материалы, используемые в электронной промышленности, включая аккумуляторные батареи, обычно приходят в негодность после двух-трех лет эксплуатации из-за образования коррозии", - рассказывает в своем пресс-релизе доцент Амгад Резк, один из руководителей исследования. "С помощью разработанной технологии мы можем потенциально увеличивать срок службы элементов батареи примерно в три раза".

Результаты этого исследования изложены в статье, которая недавно была опубликована в международном журнале Nature Communications.

Экспериментальная установка и характеристика материалов. Восстановление окисленных двумерных MXenes с помощью высокочастотной наноразмерной электромеханической вибрации. A, C сверху, и (B, D) схемы экспериментальной установки, в которой окисленная пленка Ti3C2Tz MXene толщиной 5 мкм ( снимок сканирующей электронной микроскопии (SEM) представлен в (E)) помещена на резонатор Surface Reflected Bulk Wave (SRBW), который состоит из монокристаллической пьезоэлектрической подложки LiNBO3, показанной в (F). В (C, D) SRBW, генерируемом за счет подачи синусоидального электрического импульса от источника радиочастоты (RF) на электроды межцифрового преобразователя (IDT), нанесенные фотолитографическим способом на подложку LiNbO3, распространяется внутри нее и передается в пленку Ti3C2Tz MXene. В контрольном эксперименте (A, B) SRBW не возбуждался. G Порошковая рентгеновская дифракция (XRD), и, (H) спектры комбинационного рассеяния света необработанных, контрольных (окисленных) и SRBW-облученных пленок MXenes при разных мощностях. Journal Nature Communications.