Amfiphilische mxene met een hoog geleidendheid kan worden gedispergeerd in een breed scala van oplosmiddelen

Dr. Seon Joon Kim en zijn team van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) van het Convergence Research Center voor SEIF van KIST hebben een amfifilisch MXene-materiaal met een hoog conductiviteit ontwikkeld dat kan worden verspreid in water-, polaire en niet-polaire en niet-polaire organische oplosmiddelen.

Hun papier is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde materialen.

Dit is een prestatie die de beperking van de compatibiliteit van oplosmiddelen fundamenteel overwint die het praktische gebruik van mxene met een hoge conductiviteit heeft belemmerd en wordt opgemerkt als een algemene technologie die in de toekomst op grote schaal kan worden toegepast op hightech-industrie.

Mxene, een tweedimensionaal nanomateriaal met een hoge elektrische geleidbaarheid, uitstekende dispergeerbaarheid van oplosmiddelen en uitstekende elektromagnetische interferentie (EMI) afschermingsprestaties, zal naar verwachting toepassingen vinden op verschillende gebieden, waaronder secundaire batterijen, geavanceerde sensoren, stealth verf en EMI-afscherming van films.

Tot nu toe is Mxene echter meestal hydrofiel geweest, wat betekent dat het goed verspreidt in water, maar moeilijk is om toe te passen in verschillende organische oplosmiddelen. Dit heeft hun compatibiliteit beperkt met praktische processen zoals polymeercomposieten en inktprocessen.

De onderzoekers ontwikkelden ’s werelds eerste oppervlaktemodificatietechnologie die alkoxide organische monomeren in het oppervlak van mxene introduceert, waardoor het zowel hydrofiel als hydrofoob is, waardoor het amfifiele eigenschappen heeft. Met deze techniek kon Mxene stabiel worden verspreid in een breed scala van oplosmiddelen, van water (met een hoge oplosmiddelpolariteitsindex) tot tolueen (met een lage oplosmiddel polariteitsindex).

Bovendien vertoonde de ontwikkelde amfifiele MXene betere coatingeigenschappen en EMI -afschermingsprestaties dan conventionele MXene. Inkten geformuleerd uit amfifiele mxene zijn uniform gecoat op koperen en aluminium substraten, die veel worden gebruikt als verzamelaars voor secundaire batterijen, en ook op commerciële polymeersubstraten zoals polyimide en PET, evenals op Teflon -substraten, die de hoogste hydrofobiciteit hebben.

Het handhaafde ook uitstekende EMI-afschermingsprestaties in het 28 GHz-gebied, een belangrijke frequentieband die werd gebruikt in de volgende generatie communicatie, en vertoonde afschermingsprestaties van meer dan 50 dB (die meer dan 99,999% van de elektromagnetische golven blokkeerde) zelfs in een zeer dunne film met een dikte van 0,01 mm.

De nieuw ontwikkelde MXene is een algemene technologie die kan worden toegepast op EMI-afschermingsmaterialen voor toekomstige mobiliteit, zoals autonome voertuigen, productiematerialen van productie-elektroden voor secundaire batterijen op basis van een oplossingsproces en radiogolfabsorptiecomposieten voor Stealth Unmaned Aerial Vehicles, en wordt verwacht dat het een aanzienlijke schaalbaarheid en industriële impact heeft.

“Deze prestatie is een technologische mijlpaal die bewijst dat MXene -materialen direct kunnen worden toegepast op industriële veldprocessen buiten laboratoriumschaal,” zei Dr. Seon Joon Kim bij KIST.

“We werken momenteel samen met binnenlandse en buitenlandse MXene-bedrijven om uit te breiden naar op massaproductie gebaseerde technologieën en de overgang naar de commercialiseringsfase te versnellen.”