Im Bereich der wissenschaftlichen Forschung war es schon lange ein Traum der Wissenschaftler, ein Material zu finden, das sowohl metallische als auch keramische Eigenschaften vereint. Das Ti3AlC2/MXene-Material, das wir heute vorstellen, ist genau eine solche bemerkenswerte Existenz. Es zeichnet sich nicht nur durch eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und thermische Stabilität aus, sondern verfügt auch über einen einzigartigen Schichtaufbau, der es ihm ermöglicht, sich in zahlreichen Anwendungen abzuheben.
Dieses Material wird häufig in hochmodernen Bereichen wie Energiespeicherung, Katalyse und Sensoren eingesetzt. Seine leicht ätzbare und exfoliierbare Beschaffenheit ermöglicht es Forschern, mühelos einschichtige oder mehrschichtige MXene-Nanoblätter zu erhalten, was Experimente erheblich erleichtert.
Was ist die MAX-Phase?
Die MAX-Phase ist eine Art ternär geschichtetes keramisches Material, wobei M für Übergangsmetallelemente steht, A sich auf Elemente aus den Hauptgruppen III und IV bezieht und X für Kohlenstoff oder Stickstoff steht. Die Kristalleinheit dieses Materials hat eine hexagonale Struktur mit einer Raumgruppe von P63/mmc, in der sich M-Atomschichten und A-Atomschichten abwechseln und eine Schichtstruktur bilden, die der hexagonalen dichten Packung ähnelt, während die X-Atome die oktaedrischen Hohlräume füllen.
M steht für Übergangsmetallelemente, A für Hauptgruppenelemente und X für Kohlenstoff- oder Stickstoffatome, mit n = 1, 2, 3, daher wird sie als MAX-Phase bezeichnet. Wenn n = 1 ist, handelt es sich um die 211-Phase, z. B. Ti₂AlC und Ti₂SiC; wenn n = 2 ist, handelt es sich um die 312-Phase, z. B. Ti₃SiC₂ und Ti₃AlC₂; Wenn n = 3 ist, wird sie als 413-Phase bezeichnet, z. B. Ti₄AlN₃. Die MAX-Phasensynthese wird hauptsächlich durch Kugelmahlen des Rohpulvergemisches mit anschließendem Hochtemperatursintern erreicht.
Was ist die Eigenschaft von Ti3AlC2?
- Thermische Stabilität: Ti3AlC2 weist eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf und behält die strukturelle Integrität und Leistung bei hohen Temperaturen bei.
- Mechanische Eigenschaften: Es hat starke mechanische Eigenschaften, wie z. B. hohe Festigkeit und Härte, wodurch es für die Herstellung von Hochleistungsstrukturmaterialien geeignet ist.
- Elektrische Leitfähigkeit: Aufgrund seines Schichtaufbaus hat Ti3AlC2 eine gute elektrische Leitfähigkeit in vertikaler Richtung, was es für die Herstellung leitfähiger keramischer Materialien nützlich macht.
- Korrosionsbeständigkeit: Es hat eine gewisse Beständigkeit gegen chemische Korrosion, wodurch es für Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet ist.
Struktur von Titan-Aluminium-Karbid
Titan-Aluminium-Karbid (Ti3AlC2) gehört zum hexagonalen Kristallsystem und besitzt sowohl metallische als auch keramische Eigenschaften: Es hat die für Metalle typische elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie den hohen Elastizitätsmodul und die hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen, ähnlich wie Keramik. Darüber hinaus verfügt es über eine gute Temperaturwechselbeständigkeit, Schadenstoleranz und eine hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit.
Ti3AlC2 Pulver Parameter:
Reinheit: > 99%
Partikelgröße: < 10 Mikrometer (kann nach Kundenwunsch geliefert werden)
Kornmorphologie: Lamellare.
Summenformel
Ti3AlC2
A (Nm):
0.3075
C (Nm):
1.8578
Dichte (g/cm³)
4.5
Vickers-Härte (GPa)
2,5 ~ 3,5
Druckfestigkeit (MPa)
764
Biegefestigkeit (MPa)
320 ~ 375
Bruchzähigkeit (MPa·m¹/²)
6,9 ~ 9,5
Poissonzahl
0.2
Elektrischer Widerstand (μΩ·m)
0,23 ~ 0,387
Elastizitätsmodul (GPa)
297
Schubmodul (GPa)
124
Was ist die Anwendung von Ti3AlC2-Pulver?
Titankarbid-Aluminium (Ti3AlC2 und Ti2AlC) hat aufgrund der Mikrostruktur an der Grenzfläche zwischen dem erzeugten Al₂O₃ und dem Material eine Selbstheilungsfähigkeit bei hohen Temperaturen. Bei hohen Temperaturen werden Risse oder Kratzer auf der Oberfläche des Materials durch dieses Oxid gefüllt, wodurch das Material seine ursprünglichen Eigenschaften, insbesondere die mechanischen Eigenschaften, wiederherstellen kann. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der mechanischen Leistung des Materials und die Verbesserung seiner Stabilität und Zuverlässigkeit, was es für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen vielversprechender macht.
Die schnelle Diffusion von Al und die selektive Oxidation bei hohen Temperaturen ermöglichen das Selbstschweißen und Verkleben des Materials zwischen den Schichten. Die Bruchzähigkeit des selbstverschweißten Schichtmaterials wird im Vergleich zu einphasigen Werkstoffen deutlich verbessert.
Solche Materialien können in großem Umfang als Hochtemperatur-Strukturmaterialien, Elektrodenbürstenmaterialien, chemisch korrosionsbeständige Materialien und Hochtemperatur-Heizelemente verwendet werden. Diese Produkte werden hauptsächlich für Hochtemperaturbeschichtungen, MXene-Vorläufer, leitfähige selbstschmierende Keramiken, Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und die elektrochemische Katalyse verwendet.
Lagerbedingungen für Ti3AlC2-Pulver:
Bei Raumtemperatur in einer trockenen, lichtgeschützten und versiegelten Umgebung mit AR-Schutz lagern.
Für Forscher ist die Auswahl des richtigen Materials entscheidend. Hochwertige Rohstoffe verbessern nicht nur die Erfolgsquote von Experimenten, sondern sparen auch viel Zeit und Mühe.
VIMATERIAL bietet verschiedene MAX-Phasen- und MXen-Nanoblätter an, wie z. B. Ti₃AlC₂, Ti₂AlC, Nb₂AlC und Ti₃C₂Tx, Ti₂CTx, Nb₂CTx, V₄C₃Tx, Ti₃CN und mehr. Am Beispiel von Ti₃AlC₂ bieten wir mehrschichtige MXen-Nanoblätter in akkordeonartiger (HF-geätzt) und tonartiger (LiF + HCl-geätzt) Form sowie einschichtige (~1 nm), dünnschichtige (1-5 nm) und mehrschichtige (1-10 nm) MXen-Nanoblätter an, die durch Ultraschall-Exfoliation gewonnen werden, zusammen mit Dispersionsflüssigkeiten.
- Einstellbare Größe und Dicke: Wir können MXene-Nanoblätter mit verschiedenen Blattgrößen und -dicken liefern.
- Gute Hydrophilie: Mit reichlich funktionellen Oberflächengruppen zeigt es eine gute Dispersion in wässrigen Lösungsmitteln.
- Gute Leitfähigkeit: Die abwechselnden Schichten aus Kohlenstoff und Übergangsmetallen verleihen MXen eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Pseudokapazitätseigenschaften.
- Zweidimensionale Schichtstruktur: Große spezifische Oberfläche, zahlreiche oberflächenreaktive Stellen und hervorragende katalytische Leistung.
