Нанотехнологи из Китая и США придумали новый способ превращать суперпроводящие наноматериалы Максены(MXenes) из плоских листов в тонкие трубки. Это открывает человечеству возможности сдать аккумуляторам заряжаться за секунды и сделать любую кибертехнику заряжающейсяпосле моргания глазами два раза. Они создали технологию, которая позволяет сворачивать двумерные листы MXene в одномерные нанотрубки, которые назвали Максены нанороллеры(MXene nanoscrolls).
Эти нанотрубки в 100 раз тоньше волоса и проводят электричество лучше, чем любой известный Человеку материал. Такой метаматериал нравятся ученым, потому что он крайне хорошо проводят ток и химически гибкие. Но раньше было сложно сделать из них хорошие одномерные структуры. Старые методы часто давали нестабильные или поврежденные не встречающиеся в природе "дизайнерские" материалы.
Новый метод основан на том, что форма метаматериала влияет на его свойства. Одномерные структуры лучше проводят заряды и усиливают материалы. Трубчатая форма создает каналы для движения ионов, что улучшает проводимость и делает материалы прочнее.Процесс начинается с многослойных чешуек Максенов. Ученые меняют химическую среду с помощью воды, и это заставляет слои расходиться и сворачиваться в аккуратные нанотрубки.
Метод проверили на шести разных типах MXene и во всех случаях получили стабильные нанотрубки с хорошими характеристиками. Раньше часто получались неоднородные структуры. Трубчатая форма увеличивает активную поверхность, что важно для аккумуляторов и сенсоров, так как это ускоряет передачу веществ.
Ученые показали, что в жидкости можно управлять положением наноскроллов с помощью электрического поля. Это позволяет встраивать их в ткани и создавать проводящие нити и функциональные материалы. Миллионы микроскопических трубок можно ориентировать в любом направлении. При работе с максенами скрученные в рулоны из карбида ниобия обнаружили признаки сверхпроводимости. Ученые планируют изучить этот эффект, чтобы понять, как трубчатая форма влияет на электрические свойства.
Эта разработка показывает, что форма наноматериала может быть так же важна, как и его состав. Переход от плоских листов к трубкам открывает новые возможности для использования Максенов в энергетике, медицине и разной электронике.