Puede lubricar la cadena de una bicicleta con aceite, pero ¿qué se hace con un rover de Marte o una cinta transportadora al rojo vivo en la industria del acero? La TU Wien ha estudiado nanomateriales muy especiales junto con grupos de investigación de Saarbrücken (Alemania). Purdue University en los Estados Unidos y la Universidad de Chile (Santiago, Chile).

La clase de material de MXenes (pronunciado "maxene") ha causado un gran revuelo en los últimos años en relación con las nuevas tecnologías de baterías. Pero ahora resulta que también son un excelente lubricante sólido que es extremadamente duradero y cumple su función incluso en las condiciones más difíciles. Estas notables propiedades de los MXenes se han publicado ahora en la reconocida revista ACS Nano .

Como una pila de hojas de papel

Al igual que el grafeno, el material de carbono, Los MXenes pertenecen a la clase de los llamados materiales 2D:sus propiedades están determinadas esencialmente por el hecho de que son capas ultrafinas, capas atómicas individuales, sin fuertes lazos con la capa superior o inferior.

"Primero comienza con las llamadas fases MAX, que son sistemas de capas especiales que consisten en titanio, aluminio y carbono, por ejemplo, "dice el profesor Carsten Gachot, jefe del Grupo de Tribología en el Instituto de Diseño de Ingeniería y Desarrollo de Producto de TU Wien. "El truco crucial consiste en grabar el aluminio con ácido fluorhídrico".

Lo que entonces queda es una pila de capas atómicamente delgadas de titanio y carbono que se encuentran sueltas una encima de la otra, como hojas de papel. Cada capa es relativamente estable por sí sola, pero las capas se pueden desplazar fácilmente entre sí.

Esta capacidad de desplazamiento de las capas atómicas entre sí hace del material un excelente lubricante seco:sin generar abrasión, Es posible un deslizamiento de resistencia extremadamente baja. La fricción entre las superficies de acero podría reducirse así a una sexta parte, y con una resistencia al desgaste excepcionalmente alta:incluso después de 100, 000 ciclos de movimiento, la capa lubricante MXene sigue funcionando sin problemas.

Esto es perfecto para usar en condiciones difíciles:mientras que el aceite lubricante se evaporaría inmediatamente en el vacío durante las misiones espaciales, por ejemplo, Allí también se puede utilizar MXene en forma de polvo fino.

Independiente de la atmósfera y la temperatura

"Se han intentado cosas similares con otros materiales de película delgada, como el grafeno o el disulfuro de molibdeno, "dice Carsten Gachot." Pero reaccionan con sensibilidad a la humedad en la atmósfera. Las moléculas de agua pueden cambiar las fuerzas de unión entre las capas individuales. Con MXenes, por otra parte, esto juega un papel menor ".

Otra ventaja decisiva es la resistencia al calor de los MXenes:"Muchos lubricantes se oxidan a altas temperaturas y pierden su lubricidad. MXenes, por otra parte, son mucho más estables, e incluso se puede utilizar en la industria del acero, donde las partes mecánicamente móviles pueden alcanzar a veces una temperatura de varios cientos de grados Celsius, "explica Gachot.

El lubricante en polvo fue investigado en varios experimentos en TU Wien por el Dr. Philipp Grützmacher del grupo de investigación del Prof. Gachot, así como en la Universidad de Saarland en Saarbrücken y la Universidad de Purdue en los EE. UU .. En el otro extremo del mundo, El Prof. Andreas Rosenkranz en Chile jugó un papel importante en la iniciación y el diseño del trabajo.

"También existe un gran interés en estos materiales por parte de la industria. Suponemos que tales MXenes pronto se podrán producir a mayor escala, "dice Carsten Gachot.