Sicherere MXen-Produktion: Elektrischer Strom ersetzt giftige Säure in neuem Verfahren

Forscher der TU Wien in Wien, Österreich, haben eine sicherere und nachhaltigere Methode zur Herstellung von MXenen entwickelt, einer Klasse von 2D-Materialien mit vielfältigen Anwendungen. Dieser innovative Ansatz ersetzt die Verwendung gefährlicher Flusssäure durch elektrischen Strom zur Materialexfoliation.

MXene, bekannt für ihre außergewöhnlichen Eigenschaften, haben sich in der Energiespeicherung, der elektromagnetischen Abschirmung und der Festkörperschmierung, selbst in extremen Umgebungen, als vielversprechend erwiesen. Die traditionelle Produktionsmethode mit Flusssäure barg erhebliche Sicherheits- und Umweltbedenken, die eine breite industrielle Akzeptanz behinderten.

Die neue Methode beinhaltet das Anlegen einer elektrischen Spannung an MAX-Phasen, Materialien, die aus Aluminium-, Titan- und Kohlenstoffschichten bestehen. Durch sorgfältige Steuerung der Spannung entfernen die Forscher selektiv Aluminiumatome, wodurch die gewünschte MXen-Struktur entsteht. Gepulste elektrische Ströme verbessern den Prozess zusätzlich, indem sie Wasserstoffblasen erzeugen, die die Materialoberfläche reinigen und reaktivieren, wodurch die MXen-Ausbeute erhöht wird.

Laut Pierluigi Bilotto von der Tribologie-Forschungsgruppe der TU Wien bietet die Elektrochemie eine Alternative zum Aufbrechen der Aluminiumverbindungen in der MAX-Phase. Die resultierenden MXene weisen Eigenschaften auf, die mit denen vergleichbar sind, die mit Flusssäure hergestellt werden. Bilotto sieht eine Zukunft, in der die MXen-Produktion vereinfacht und alltäglich ist und möglicherweise sogar in einer Küchenumgebung zugänglich ist, was den Weg für eine breitere Anwendung von MXenen in verschiedenen technologischen Bereichen ebnet.