Un equipo de científicos de Tu Wien (Universidad Tecnológica de Viena), conexo con socios de CEST y AC2T, ha creado un método más seguro y más práctico para producir mxenos, un tipo de material bidimensional hecho principalmente de titanio y carbono. Su nuevo método evita el uso de productos químicos peligrosos y podría favorecer la producción de mxeno a gran escalera.

Los mxenos están hechos de capas que son solo un átomo de bulto. Adecuado a esta estructura, se comportan de forma diferente a los materiales más gruesos hechos de los mismos utensilios. Se están estudiando para obtener usos en baterías, sensores, defensa electromagnético y como lubricantes sólidos, incluso en el espacio. Adecuado a todas estas propiedades avíos, Mxene igualmente se conoce como un “material milagroso”.

“Para producir mxenos, primero necesita las llamadas fases máximas. Estos son materiales que pueden reposar, por ejemplo, de capas de aluminio, titanio y carbono”, dijo Pierluigi Bilotto del Instituto de Diseño de Ingeniería y Avance de Productos de Tu Wien. “Hasta ahora, el ácido hidrofluorico se usaba para registrar el aluminio en el mayor, lo que resultó en un sistema de capas atómicamente delgadas que pueden deslizarse entre sí con muy poca resistor. Esto hace que estos mxenos sean un gran lubrificante”.

Sin incautación, el ácido hidrofluorico es en gran medida tóxico y peligroso de manejar. Igualmente crea desechos que es difícil de deshacerse. “Es por eso que Mxenes aún no ha acabado un gran avance en la industria”, dijo Bilotto. “Es difícil construir tal proceso a escalera industrial, y muchas compañías comprensiblemente evitan dar este paso”.

Para evitar esto, el equipo desarrolló un método diferente que utiliza electricidad y una mezcla química más segura, específicamente, tetrafluoroborato de sodio y ácido clorhídrico (NABF₄/HCl). En lado de corriente eléctrica constante, utilizaron ráfagas cortas de voltaje (pulsación catódica). Estos pulsos crean pequeñas burbujas de hidrógeno que mantienen la superficie del material activa, ayudando a que la capa de aluminio se elimine de forma más efectiva y continua.

“La electroquímica ofrece una ruta alternativa para romper los enlaces de aluminio en la escalón máxima”, explicó Bilotto. “Cuando se aplica un voltaje eléctrico, la escalón máxima experimenta una corriente eléctrica que inicia reacciones en sus interfaces. Al escoger con precisión el voltaje, podemos ajustar las reacciones de una forma que solo se eliminan los átomos de aluminio, dejando como mxenos electroquímicos del producto (EC-Mxenos)”.

Usando este método, el equipo alcanzó un rendimiento de hasta 60% de EC-Mxene en una sola ronda, sin subproductos no deseados. El material se verificó utilizando diferentes herramientas de examen químico, como SEM/EDX para mapeo químico, XPS y Leis para la estructura de la superficie, y AFM, TEM, Raman y XRD para el tamaño, el espacio y otros rasgos físicos.

Los investigadores dicen que el enfoque eléctrico pulsado no solo aumenta el rendimiento, sino que igualmente prosperidad la calidad al perdurar la superficie limpia y reactiva durante todo el proceso. “Mi objetivo es hacer que la síntesis de mxene sea extremadamente simple. Debería ser posible en cualquier cocina”, dijo Bilotto. “Y estamos muy cerca de eso”.

Fuente: Tu Wien, Pequeño

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