Томские ученые совместно с китайскими коллегами разработали инновационный метод одностадийной стабилизации двумерных материалов – максенов (MXenes), что значительно улучшает их адгезию и химическую устойчивость. Эти материалы, состоящие из переходных металлов, углерода, азота и функциональных групп, обладают высокой электропроводностью и большой площадью поверхности, что делает их перспективными для использования в суперконденсаторах, датчиках и других устройствах.
Однако применение максенов ограничивалось из-за их низкой адгезии к гидрофобным поверхностям и склонности к деградации под воздействием окружающей среды. Традиционные методы стабилизации, такие как плазменная обработка, добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ) и термические отжиги, часто ухудшали электропроводность материалов или требовали сложных многоступенчатых процессов.
Исследователи предложили новый подход – лазерно-индуцированный перенос, который позволяет улучшить адгезию максенов к различным подложкам, включая стекло и термопластичный полиуретан, без предварительной или последующей обработки. Этот метод не только упрощает процесс, но и сохраняет структуру материалов, что важно для их долговечности и стабильности.
Для стабилизации максенов использовалась «сэндвич»-конфигурация, которая снижала риск окисления благодаря созданию замкнутой микросреды без кислорода. Максены наносили на подложку из термопластичного полиуретана, затем систему помещали между двумя стеклами и обрабатывали лазером через верхнее стекло. После разделения «сэндвича» максены переносятся на обе поверхности, образуя прочные связи.
Анализ показал, что этот метод сохраняет структуру максенов и минимизирует их окисление благодаря углеродному слою. В результате получаются долговечные электропроводящие поверхности, устойчивые к влаге и высоким температурам.
Для демонстрации эффективности метода ученые создали электротермический нагреватель и датчик дыхания на основе полученных интерфейсов. Эти устройства показали надежную работу.
Источник: akm.ru
распечатать статью