تولید نانو ماده‌ای روانساز برای سفر‌های مریخی

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران یک تیم تحقیقات بین‌المللی در حال کار روی نانوساختاری هستند که به‌ صورت دو بعدی بوده و خاصیت روانسازی بسیار جالبی دارد. این ماده می‌تواند در شرایط سخت نظیر ماموریت‌های فضایی به کار گرفته شود.

شما می‌توانید یک زنجیر دوچرخه را با روغن چرب کنید، اما با یک مریخ‌نورد که متکی به یک تسمه نقاله است چه می‌کنید؟

به تازگی نانومواد بسیار ویژه‌ای توسط محقان دانشگاه صنعتی وین و پژوهشگرانی از دانشگاه پوردو و دانشگاه شیلی مورد مطالعه قرار گرفته است.

این نانومواد که به آن ماکسن (Mxenes) گفته می‌شود، در سال‌های اخیر برای استفاده در حوزه باتری سر و صدای زیادی ایجاد کرده است. اما به تازگی مشخص شده‌ است که آن‌ها یک روان کننده جامد عالی نیز هستند که بسیار بادوام بوده و حتی در سخت‌ترین شرایط نیز وظیفه خود را انجام می‌دهد. جزئیات مربوط به این ویژگی‌های قابل توجه MXenes به تازگی در مجله ACS Nano منتشر شده است.

درست مانند گرافن، MXenes نیز به دسته مواد به اصطلاح دو‌بعدی تعلق دارد. آن‌ها لایه‌های بسیار نازکی هستند، بدون پیوند‌های قوی با لایه بالا یا پایین که به شکل لایه‌های اتمی منفرد قرار می‌گیرند.

پروفسور کارستن گاچوت، رئیس گروه تریبولوژی در موسسه طراحی مهندسی و توسعه محصول در دانشگاه صنعتی وین می‌گوید: «شما ابتدا کار را به ترکیبی به نام MAX شروع می‌کنید که سیستم‌های لایه‌ای ویژه‌ای از جنس تیتانیوم، آلومینیوم و کربن است.

"به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران یک تیم تحقیقات بین‌المللی در حال کار روی نانوساختاری هستند که به‌ صورت دو بعدی بوده و خاصیت روانسازی بسیار جالبی دارد"ترفند مهم در این فناوری آن است که آلومینیوم را با اسید هیدروفلوئوریک از سیستم خارج کنید.»

آنچه باقی می‌ماند انبوهی از لایه‌های نازک اتمی تیتانیوم و کربن است دقیقاً مانند ورق‌های کاغذ که به آرامی روی هم قرار گرفته‌اند. هر لایه به خودی خود پایدار است، اما لایه‌ها به راحتی می‌توانند روی یکدیگر حرکت کنند.

این قابلیت جابه‌جایی لایه‌های اتمی روی یکدیگر، این ماده را به یک روان‌کننده خشک عالی تبدیل می‌کند، بدون ایجاد سایش، دو سطح با مقاومت بسیار کم روی هم به حرکت در می‌آیند. بنابراین، اصطکاک بین سطوح فولادی می‌تواند به یک ششم کاهش یابد و با مقاومت در برابر سایش فوق‌العاده بالا به طوری که حتی پس از ۱۰۰۰۰۰ چرخه حرکت، لایه روان کننده MXene بدون مشکل کار می‌کند.

این روان‌کننده برای استفاده در شرایط سخت بسیار مناسب است. در حالی که روغن مایع بلافاصله در خلاء در حین انجام مأموریت‌های فضایی تبخیر می‌شود، MXene به‌صورت پودر ریز می‌تواند در آنجا استفاده شود.

کارستن گاچوت می‌گوید: «موارد مشابه با سایر مواد لایه نازک مانند گرافن یا دی‌سولفید مولیبدن امتحان شده است. اما آن‌ها نسبت به رطوبت موجود در جو واکنش نشان می‌دهند.

مولکول‌های آب می‌توانند نیرو‌های اتصال بین لایه‌های جداگانه را تغییر دهند. این در حالی است که با MXenes این اتفاق کمتر محتمل است.»

یکی دیگر از مزیت‌های تعیین کننده MXenes مقاومت در برابر حرارت است. بسیاری از روان‌کننده‌ها در گرمای زیاد اکسید می‌شوند و روان‌کنندگی خود را از دست می‌دهند. این در حالی است که MXenes بسیار پایدارتر بوده و حتی می‌تواند در صنعت فولاد مورد استفاده قرار گیرد، جایی که قطعات مکانیکی گاهی می‌توانند به دمای چند صد درجه سانتیگراد برسند.