Ученые Томского политехнического университета в составе международной команды предложили одностадийный способ стабилизации максенов — двумерных материалов с высокой электропроводностью, но проблемной практической применимостью, сообщает пресс-служба Минобрнауки РФ. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Максены — это ультратонкие слои на основе переходных металлов, углерода и азота. За последние десять лет они стали одним из самых обсуждаемых наноматериалов благодаря высокой проводимости и большой активной поверхности. Эти свойства делают их перспективными для суперконденсаторов, нагревательных элементов и сенсоров. Однако внедрение максенов в реальные устройства сдерживают два фактора — слабая адгезия к распространенным полимерным подложкам и быстрая деградация на воздухе из-за окисления.
Существующие способы стабилизации — плазменная обработка, добавки поверхностно-активных веществ, термический отжиг — требуют нескольких стадий, подходят не для всех подложек и часто ухудшают электрические характеристики материала.
Команда ТПУ предложила альтернативу — лазерно-индуцированный перенос, объединяющий фиксацию и стабилизацию максенов в одном технологическом шаге. Материал помещают в так называемую «сэндвич»-конфигурацию между двумя стеклянными пластинами и обрабатывают лазером через верхний слой. Внутри конструкции возникает локальная среда с пониженным содержанием кислорода, что снижает риск окисления без использования вакуума или инертных газов.
В результате максены надежно закрепляются как на жестких подложках, например, стекле, так и на гибких полимерах, включая термопластичный полиуретан. Анализ показал, что лазерная обработка сохраняет исходную структуру материала и формирует защитный углеродсодержащий слой. Он заметно замедляет окисление и позволяет сохранять электропроводность при высокой влажности и повышенных температурах. По прочности сцепления метод превзошел стандартную плазменную обработку.
Практический потенциал технологии подтвердили демонстрационные устройства — электротермический нагреватель и датчик дыхания. Оба прототипа показали стабильную работу, что делает лазерную обработку перспективным инструментом для создания электроники и сенсоров на основе максенов вне лабораторных условий.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в России создан новый износостойкий материал для энергетики.
