انجمن سرامیک ایران- اخبار و تازه ها
مکسن‌های با آنتروپی بالا که به تازگی کشف شده‌اند، کاربردهای پیشرفته‌ای دارند

حذف تصاویر و رنگ‌ها  | تاریخ ارسال: 1400/6/10 | 
مکسن ­های با آنتروپی بالا که به تازگی کشف شده ­اند، کاربردهای پیشرفته­ ای دارند
پژوهشگران موسسه توسعه نانوسیستم­های یکپارچه IUPUI و گروه مهندسی مکانیک و انرژی در دانشکده مهندسی و فناوری، نانوذرات جدیدی را کشف کرده­ اند که دارای کاربردهای پیشرفته از جمله ذخیره انرژی و سفر به فضا هستند. آن­ها به عنوان نانوذرات با آنتروپی بالا شناخته می­شوند و به خانواده ­ای از نانومواد دوبعدی معروف به مکسن­ها، نانوذرات سرامیکی با عملکرد بسیار عالی و نازک با اندازه جانبی بزرگتر، مانند یک ورق کاغذ، پیوستند. این یافته که در مطالعه منتشر شده در ACS Nano (مکسن کاربیدی دوبعدی آنتروپی بالا: TiVNbMoC۳ و TiVCrMoC۳) برجسته شده ­است، نشان دهنده­ ی گسترش دیگری از مکسن‌ها از زمان کشف اولیه آن­ها در سال ۲۰۱۱ است و خانواده مکسن­های موجود را بسیار گسترش می­دهد.
Babak Anasori استادیار مهندسی مکانیک و انرژی و پژوهشگر اصلی مطالعه گفت: "این نانوذرات تازه کشف شده با آنتروپی بالا به ایجاد یک جعبه ابزار برای طراحی بیشتر مکسن‌ها و تنظیم ویژگی­های آن­ها کمک خواهد کرد. مکسن‌ها در حال حاضر، از مستحکم­ترین مواد دوبعدی هستند که تاکنون کشف شده است. ما انتظار داریم که این نانوذرات با آنتروپی بالا، استحکام مکسن را بیشتر افزایش دهند، که در حال حاضر در بسیاری از کاربردهای فناوری پیشرفته از نانومواد دیگر پیشی گرفته است."
پژوهشگران برای تولید نانوذرات با آنتروپی بالا، سیستمی را طراحی کردند که از فلزات انتقالی اولیه – آن­هایی که در گروه­ های سه تا شش جدول تناوبی هستند - استفاده می­کند تا ترکیبات کاربید پیش­ساز و آنتروپی بالا ، به نام فازهای مکس را ایجاد کند. سپس پیش ماده در اسید قرار گرفت تا لایه ­های آلومینیوم به طور انتخابی حل شود و پژوهشگران از روش­ های مختلفی از جمله پراش اشعه ایکس، طیف سنجی فوتوالکترون و میکروسکوپ الکترونی استفاده کردند تا تأیید کنند که این چهار عنصر در داخل مواد دوبعدی باقی مانده ­اند؛ بنابراین کاربید دوبعدی آنتروپی بالای چهار عنصری برای اولین بار ساخته شد.
Subramanian Sankaranarayanan نویسنده همکار و رهبر گروه تئوری و مدل­سازی در آزمایشگاه ملی Argonne و دانشیار دانشگاه Illinois شیکاگو، گفت: "ما از ابررایانه ­های پیشرفته برای درک اینکه چرا می­توان چنین ساختارهای جدیدی را ایجاد کرد استفاده کردیم. تعداد احتمالات در این نانوذرات مکسن به قدری زیاد است که تنها ابررایانه­ ها می­توانند محاسبات مورد نیاز را انجام داده و خصوصیات شیمیایی، الکتریکی و مغناطیسی آن­ها را پیش­ بینی کنند."
مکسن‌های آنتروپی بالا ممکن است کاربردهای مختلفی داشته باشد، از جمله کاربردهای شخصی، تجاری و احتمالاً دفاع ملی. Anasori گفت: با توجه به خصوصیات دمایی بسیار بالا، این نانوذرات جدید ممکن است در آینده به عنوان بلوک ­های ساختمانی برای مواد مورد استفاده در اکتشافات فضایی یا پروازهای مافوق صوت مورد استفاده قرار گیرند که توانایی مقاومت در برابر دمای بسیار بالا را دارند. و به دلیل ویژگی­ های منحصر به فرد الکتریکی و شیمیایی، از این نانوذرات می­توان برای تولید مواد استفاده شده در محاسبات کوانتومی یا ایجاد باتری­ ها و مواد ذخیره انرژی بهتر استفاده کرد.
Kartik Nemani، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی و فناوری IUPUI و نخستین نویسنده این مطالعه گفت: "این­ها سرزمینی ثبت نشده است که هیچ کس هیچ چیز راجع به این زیر خانواده نانومواد نمی­دانست. ایده دانستن اینکه شما چیزی را می­دانید که هیچ کس دیگری روی این کره خاکی از آن اطلاع ندارد و اینکه از همان ابتدا بخشی از چنین پژوهش­های بنیادی باشید، یکی از بهترین احساساتی است که یک پژوهشگر می­تواند داشته باشد. و اکنون با این گسترش خانواده مکسن، امکان چگونگی استفاده از آن­ها در آینده افزایش یافته است. "
Anasori قبلاً در دانشگاه Drexel، زادگاه مکسن‌های دوبعدی بود. وی همچنین در کشف یکی دیگر از زیر خانواده­ های مکسن‌ها به نام مکسن‌های فلز انتقالی دوتایی که شامل دو عنصر مختلف در لایه­ های اتمی به شکل ساندویچ است، در سال ۲۰۱۵ نقش مهمی داشت.

گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع:
https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۱/۷/۲۰/newly-discovered-high-entropy-mxenes-have-high-tech-applications
نشانی مطلب در وبگاه انجمن سرامیک ایران:
http://icers.ir/find.php?item=1.165.527.fa
برگشت به اصل مطلب