Boise Dövlət Universitetinin tədqiqatçıları aerozol reaktiv çapı üçün optimallaşdırılmış sabit, yüksək performanslı Ti ₃ C ₂ T _x MXene mürəkkəb formulası işləyib hazırlayıblar ki, bu da mikro superkapasitorların, sensorların və digər enerji saxlama və yığım cihazlarının genişlənə bilən istehsalına yol açır.

Bu yaxınlarda Kiçik Metodlarda nəşr olunan bu iş , enerji saxlama tətbiqləri üçün iki ölçülü (2D) materialların əlavə istehsalında əhəmiyyətli bir irəliləyişi göstərir.

MXenes, 2D keçid metal karbidləri, nitridlər və karbonitridlər ailəsi, müstəsna fiziki və kimyəvi xassələrinə görə qiymətləndirilir. MXenlər, daxili keçirici keçid metal karbid təbəqəsi, dəyişkən hidrofilik funksional qrupları və lamel quruluşu ilə unikal quruluşu sayəsində elektrokimyəvi enerji saxlama tətbiqləri üçün perspektivli elektrod materialları kimi ortaya çıxdı.

2D materialların həlli emalı sahəsində bir çox irəliləyişlər əldə olunsa da, uyğun və çap edilə bilən funksional mürəkkəblərin hazırlanması çətin olaraq qalır və elektron cihazların istehsalında istifadə etməzdən əvvəl diqqətlə nəzərdən keçirilməsini tələb edir. MXenlər suda asanlıqla dağıla bilər, lakin bu cür dispersiyalar oksidləşməyə çox həssasdır və adətən otaq temperaturunda bir neçə gün ərzində parçalanır. Bundan əlavə, hər bir çap texnikası xüsusi maye və reoloji xüsusiyyətlər tələb edir.

Buna görə də, yüksək ayırdetməli və yüksək məhsuldar cihaz istehsalı üçün həm uzun saxlama müddəti, həm də lazımi reoloji və qurutma xüsusiyyətlərini təklif edən sabit, qatqısız MXene mürəkkəbləri çatışmır.

Boise Ştatının tədqiqat qrupu uzunmüddətli kimyəvi və fiziki sabitliyə malik MXene mürəkkəbi inkişaf etdirərək, ardıcıl aerozol reaktiv çapına imkan yaradaraq və minimal həddindən artıq püskürtmə ilə yüksək ayırdetmə nümunələrinə nail olmaqla əsas problemlərin öhdəsindən gəldi. Bu formuladan istifadə edərək, komanda müvəffəqiyyətlə mikromiqyaslı superkondensator cihazlarını birbaşa Kapton filmi və alüminium oksidi boruları kimi çevik və çevik olmayan substratlar üzərində hazırlayıb.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750136595&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-energy-storage-future-mxene-inks.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750136592506&bpp=1&bdt=57&idt=82&shv=r20250612&mjsv=m202506100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750136415%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=2815906771649&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2118&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092959%2C95353387%2C95362655%2C31092948%2C95344790%2C95362798%2C95359265%2C95362802%2C95363070%2C31091638&oid=2&psts=AOrYGsmMDMQq2wQOtlDFuVeuqvCyYM57_6A1m2PXVlEbySJDwYtfRh1n7c047pcYC75wxdclgQrAe0ixI1DIIRaYboXiuZxr&pvsid=6943366757070933&tmod=481841775&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=2670

Bu çap cihazları nəinki əla tutum, velosiped dayanıqlığı və mexaniki dayanıqlıq nümayiş etdirdi, həm də bu günə qədər bildirilən ən yüksək performanslı çap edilmiş MXene superkapasitorlarına nail oldu. Bu sıçrayış yeni nəsil elektron və elektrokimyəvi cihazların, o cümlədən geyilə bilən cihazlar, IoT sensorları və yüngül çəkili enerji sistemlərinin tələb üzrə, genişlənə bilən və sərfəli istehsalı üçün MXene mürəkkəbləri ilə aerozol reaktiv çapın transformativ potensialını vurğulayır.

Mikron Material Elmləri və Mühəndisliyi Məktəbinin aparıcı müəllifi və doktorantı Fereshteh Rajabi Kouchi, “Bizim mürəkkəb formulumuz mürəkkəb strukturların dəqiq çapına imkan verir və 6 aydan çox sabit qalır” dedi. “Bu irəliləyiş miniatürləşdirilmiş enerji cihazlarının davamlı, rulondan rulon istehsalına qapı açır.” Komanda mikron səviyyəli rezolyusiyaya malik interdigitated elektrod dizaynlarını nümayiş etdirdi – aerozol reaktiv çapın incə material axınlarına diqqət yetirmək üçün unikal qabiliyyəti vasitəsilə əldə edilə bilər.

İnkişaf etdirilmiş MXene mürəkkəbi minimal həddindən artıq püskürtmə ilə yüksək rezolyusiyaya malik çaplara (≈45 µm enində xətlər) nail olur. Yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik aerozol-jet çaplı MXene superkondensatoru 122 mF sm ^-2 sahə tutumu və 611 F sm ^-3 həcmli tutuma nail olmaqla , onları bu günə qədər bildirilmiş ən yüksək performans göstərən çap olunmuş superkondensatorlar sırasına daxil edir.

Superkondensatorlar adi kondansatörlər və akkumulyatorlar arasında güc sıxlığı və enerji sıxlığını birləşdirən enerji saxlama cihazlarıdır və yüksək güc və sürətli yükləmə-boşaltma dövrlərini təmin edir. Superkondensator bazarı avtomobil, istehlak elektronikası və bərpa olunan enerji kimi sektorlardakı tələbin təsiri ilə 2034-cü ilə qədər 8,3 milyard dollara çatacağı gözlənilən 15,3% proqnozlaşdırılan CAGR ilə sürətlə genişlənir. Çap edilmiş superkondensatorlar yüngül, çevik dizaynları sayəsində geyilə bilən cihazlara və yeni yaranan elektron tətbiqlərə mükəmməl inteqrasiya etməyə imkan verir.

Tədqiqatın baş müəllifi Prof. David Estrada, “Fereştenin işi materialların kimyası və miqyaslı cihazların istehsalı sahəsində böyük addımı əks etdirir” dedi. “Həm mürəkkəb formalaşdırılmasına, həm də proses inteqrasiyasına müraciət etməklə, komandamız MXene əsaslı enerji saxlama sisteminin sənaye tətbiqləri üçün zəmin yaratdı .”

Daha çox məlumat: Fereshteh Rajabi Kouchi və digərləri, Stabil Ti ₃ C ₂ T _x MXene Mürəkkəb Formulyasiyası və Yüksək Performanslı MXene Superkondensatorları üçün Yüksək Rezolyusiyada Aerozol Jet Çapı, Kiçik Metodlar (2025). DOI: 10.1002/smtd.202500499

Jurnal məlumatı: Kiçik Metodlar 

Boise Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir