Источник — teplokarta.ru
Двумерные материалы представляют собой кристаллы из одного или нескольких слоев, все атомы которых находятся в поверхностном слое. Это обеспечивает высокую химическую активность и, как следствие, удобство их применения в качестве электродов – устройств, проводящих электрический ток. Однако синтез двумерных материалов требует дорогостоящего оборудования, что осложняет их массовое применение.
Решить эту проблему попытались ученые из Саратовского государственного технического университета и Института химии твердого тела и механомии СО РАН, которые предложили новую технологию получения максенов – двумерных соединений, состоящих из атомов титана и углерода и использующихся в электродах накопителей энергии. Сначала химики получили материал-предшественник, в котором, помимо титана и углерода, присутствовали атомы алюминия. Синтез проводился в расплаве солей хлоридов калия и натрия при температуре 1250 градусов Цельсия (т.е. на 250 градусов ниже, чем при предыдущих экспериментах). Это позволило избежать окисления материала кислородом воздуха, а также облегчило распределение реагентов в расплаве при относительно низких температурах.
После этого ученые в течение суток обрабатывали соединения с алюминием с помощью смеси, содержащей соляную кислоту и соли фтора (работы проходили при температуре в 140 градусов Цельсия). Это позволило удалить атомы алюминия и разделить связанные ими двумерные слои карбида титана на тонкие хлопья размером в тысячные доли миллиметра. Наконец, на последнем этапе химики нанесли суспензию из таких хлопьев на медную подложку и высушили ее, получив гибкую пленку на основе синтезированного соединения.
Измерения электрохимической емкости материалов, т.е. способности накапливать электрический заряд, показали, что она вдвое превосходит показатели используемых в промышленности аналогов. «Наша работа демонстрирует, что в лаборатории с типовым оснащением можно получить максены высокого качества. Мы предложили масштабируемый синтез перспективного материала для электрохимического накопления энергии, вскоре завершим работы по диэлектрическому отклику — реакции твердых веществ на переменный ток — в композитных материалах с применением максенов», – цитирует Российский научный фонд руководителя исследования, кандидата технических наук Николая Горшкова.
