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Pesquisadores da Universidade Técnica de Viena (TU Wien) testaram um novo método sem compostos tóxicos para produzir EC-MXene, um nanomaterial com diversas funções. Os antigos processos envolviam substâncias perigosas e etapas complexas, sendo pouco seguros para os cientistas.
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Os nanomateriais bidimensionais (2DM) MXene são conhecidos por suas vastas possibilidades de aplicação. Eles podem servir para tecnologias de armazenamento de energia até lubrificantes de alto desempenho.
“MXenes são uma classe de materiais 2D com alto potencial de industrialização devido às suas excelentes propriedades e variedade composicional. No entanto, garantir alta eficiência de corrosão no processo de síntese sem o uso de produtos químicos tóxicos, perigosos ou não sustentáveis é um desafio”, escreveu a equipe no novo estudo.
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Nanomaterial pode ser produzido sem ácido
A comunidade cientifica começou a explorar os materiais em duas dimensões após a descoberta do grafeno em 2004. Sete anos depois, em 2011, pesquisadores sintetizaram pela primeira vez os MXenes: pequenas camadas de carbonetos ou nitretos metálicos com excelentes propriedades elétricas, mecânicas e ópticas.
O mais estudado dessa classe é o carboneto de titânico (TiC). Ele é obtido ao se remover camadas de um material conhecido como fase MAX. Cientistas faziam isso tradicionalmente com o ácido fluorídrico (HF), porém, ele é extremamente tóxico para seres humanos e o meio ambiente.
A equipe de pesquisa viu no uso de processos eletroquímicos a possibilidade de alcançar a mesma qualidade na produção de MXene que o método a base de HF.
No estudo, o grupo introduziu o método de voltametria de pulso reverso. Essa técnica consiste em aplicar pulsos controlados de uma corrente elétrica para quebrar seletivamente as ligações de alumínio na fase MAX sem danificar o resto da estrutura do material.
Os métodos anteriores diminuíam a atividade da superfície rapidamente, comprometendo a qualidade do processo. A nova abordagem gera pequenas bolhas de hidrogênio que limpam e reativam a superfície do material, mantendo a reação por mais tempo e melhorando o rendimento.
Ao final do processo, os EC-MXenes apresentaram baixo teor de flúor. Segundo os pesquisadores, essa é uma propriedade de superfície específica e sinal de uma boa estabilidade.
“A síntese eletroquímica pulsada é fundamental para a reativação da superfície na interface dos eletrodos, o que resulta em melhor esfoliação e qualidade dos EC-MXenes. Isso abre caminho para o aumento de escala e a industrialização sustentável dos MXenes”, concluíram os pesquisadores.
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