Uus kahemõõtmeline nanomaterjal Mkseen võib toimida ka äärmuslikes temperatuurides või ruumi vaakumina määrdeainena

Viimastel aastatel on Mxenesi materjalide kategooria (hääldatakse "Maxene"), mis on põhjustanud seoses uute akutehnoloogiatega. Kuid nüüd on need osutunud suurepäraseks tahkeks määrdeaineks, äärmiselt vastupidavaks ja võimelised oma ülesandeid täitma ka kõige raskemates tingimustes. Need mxeenide paremad omadused on nüüd avaldatud maineka ACS Nano Journalis.

Nagu süsinikmaterjali grafeen, kuulub mxeen niinimetatud 2D-materjalide kategooriasse: need on ülikergete aatomite kihid ja neil pole tugevaid sidemeid ülemise ega alumise kihiga.



TU inseneridisaini ja tootearenduse instituudi Triboloogiagrupi juht professor Carsten Gachot ütleb, et alustate kõigepealt niinimetatud Max-etapiga, mis on spetsiaalsete kihtide süsteem, mis koosneb titaanist, alumiiniumist ja süsinikust. Peamine trikk on alumiiniumi söövitamine hüdrofluoriinhappega.



Siis jääb alles hunnik aatomeid ning õhukesi titaan- ja süsinikukihte, mis on lõdvalt virnastatud nagu paberitükid. Iga kiht on omaette suhteliselt stabiilne, kuid kihid saavad üksteise suhtes hõlpsalt liikuda.

See aatomikihtide vaheline kaasaskantav muudab materjali suurepäraseks kuivaks määrdeaineks: väga madala takistusega libisemist saab saavutada ilma kulumist põhjustamata. Selle tulemusel saab terasepindade vahelist hõõrdumist vähendada kuuendikuni ja kulumiskindlus on äärmiselt kõrge: mkseeni määrdekiht töötab endiselt korralikult isegi pärast 100 000 liikumistsüklit.



See sobib ideaalselt rasketes tingimustes: näiteks kosmoselennul aurustub õli määrdeõli kohe vaakumis, kuid seal saab kasutada ka peene pulbri kujul.



Sellel pole midagi pistmist atmosfääri ega temperatuuriga



Carsten Gachoti sõnul on sarnaseid lähenemisviise proovitud muude õhukeste kilematerjalide, näiteks grafeeni või molübdeeni disulfiid jaoks. Kuid nad reageerivad atmosfääris tundlikult niiskusele. Veemolekulid võivad muuta kihtide vahelist sidumisjõudu. Mkseeni jaoks on see seevastu vähem mõju.



Veel üks otsustav eelis on mxeenide kuumakindlus, kuna paljud määrdeained oksüdeerivad ja kaotavad määrdeaine kõrgetel temperatuuridel. Seevastu mxeenid on stabiilsemad ja neid saab kasutada isegi terasetööstuses, kus osad, mis mõnikord mehaaniliselt liiguvad, jõuavad mõnikord mitmesaja kraadi Celsiuse temperatuurile.



Dr Philip Grutzmacher professor Gachoti uurimisrühmast koos Saarbrukeni ülikooli Saarbrukeni ja USA Purdue ülikooliga õppis pulbri määrdeaine mitmes katses Tu Wienis. Teisel pool maailma aitas Tšiilis professor Andreas Rosenkranz selle töö algatamisel ja kujundamisel kaasa.



Carsten Gachoti sõnul on tööstuse materjalide vastu olnud ka märkimisväärne huvi. Arvame, et seda mkseeni saab väga kiiresti masstoodet toota.