Gall nanomaterial dau ddimensiwn newydd, mxene, hefyd weithredu fel iraid mewn tymereddau eithafol neu wactod y gofod

Gallwch chi iro cadwyni beic gydag olew, ond beth am wregysau cludo poeth yn y diwydiant dur neu ar Mars Rovers? Mae Prifysgol Technoleg Fienna bellach wedi astudio nanoddefnyddiau arbennig iawn ynghyd â grwpiau ymchwil o Saarbrucken (yr Almaen), Prifysgol Purdue yn yr Unol Daleithiau a Phrifysgol Chile (Santiago, Chile).

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae categori deunydd Mxenes (ynganu "maxene") wedi achosi cynnwrf mewn cysylltiad â thechnolegau batri newydd. Ond nawr maen nhw hefyd yn profi i fod yn iraid solet rhagorol, yn hynod o wydn ac yn gallu cyflawni eu tasgau hyd yn oed yn yr amodau anoddaf. Mae'r priodweddau uwchraddol hyn o Mxenes bellach wedi'u cyhoeddi yn y ACS Nano Journal o fri.

ust fel y graphene deunydd carbon, mae Mxene yn dod o fewn y categori deunyddiau 2D fel y'u gelwir: maent yn haenau ultra-denau o atomau sengl ac nid oes ganddynt fondiau cryf i'r haenau uchaf neu isaf.



Dywed yr Athro Carsten Gachot, pennaeth y Grŵp Triboleg yn Sefydliad Dylunio Peirianneg TU a datblygu cynnyrch, eich bod yn dechrau gyntaf gyda'r llwyfan Max, fel y'i gelwir, sy'n system o haenau arbennig sy'n cynnwys titaniwm, alwminiwm a charbon. Y gamp allweddol yw ysgythru alwminiwm gydag asid hydrofluorig.



Yna'r hyn sydd ar ôl yw criw o atomau a haenau tenau o ditaniwm a charbon sy'n cael eu pentyrru'n llac gyda'i gilydd fel darnau o bapur. Mae pob haen yn gymharol sefydlog ar ei phen ei hun, ond gall yr haenau symud yn hawdd mewn perthynas â'i gilydd.

Mae'r cludadwyedd hwn rhwng haenau atomig yn gwneud y deunydd yn iraid sych rhagorol: gellir llithro â gwrthiant isel iawn heb achosi gwisgo. O ganlyniad, gellir lleihau'r ffrithiant rhwng yr arwynebau dur i un rhan o chwech, ac mae'r gwrthiant gwisgo yn uchel iawn: mae'r haen iro Mxene yn dal i weithio'n iawn hyd yn oed ar ôl 100,000 o gylchoedd symud.



Mae hyn yn ddelfrydol i'w ddefnyddio mewn amodau anodd: wrth hedfan i'r gofod, er enghraifft, mae iro olew yn anweddu ar unwaith mewn gwagle, ond gellir defnyddio mxene ar ffurf powdr mân yno hefyd.



Nid oes a wnelo o gwbl ag awyrgylch na thymheredd



Dywed Carsten Gachot fod dulliau tebyg wedi cael eu rhoi ar brawf ar gyfer deunyddiau ffilm tenau eraill, fel graphene neu molybdenum disulfide. Ond maent yn ymateb yn sensitif i leithder yn yr atmosffer. Gall moleciwlau dŵr newid y grym bondio rhwng yr haenau. Ar gyfer Mxene, ar y llaw arall, mae'n cael llai o effaith.



Mantais bendant arall yw ymwrthedd gwres Mxenes, gan fod llawer o ireidiau yn ocsidio ac yn colli eu iriad ar dymheredd uchel. Mae Mxenes, ar y llaw arall, yn fwy sefydlog a gellir eu defnyddio hyd yn oed yn y diwydiant dur, lle mae rhannau sydd weithiau'n symud yn fecanyddol weithiau'n cyrraedd tymereddau o gannoedd o raddau Celsius.



Astudiodd Dr Philip Grutzmacher o grŵp ymchwil yr Athro Gachot, ynghyd â Phrifysgol Saarbruken ym Mhrifysgol Saarbruken a Purdue yn yr UD, yr iraid powdr mewn sawl arbrawf yn Tu Wien. Ar ochr arall y byd, roedd yr Athro Andreas Rosenkranz yn Chile yn allweddol wrth gychwyn a dylunio'r gwaith hwn.



Dywed Carsten Gachot y bu diddordeb sylweddol hefyd yn y deunyddiau o ddiwydiant. Credwn y gellir cynhyrchu'r mxene hwn yn gyflym iawn.