Nowe możliwości wytwarzania kompozytów pojawiły się wraz z rozwojem nanomateriałów o strukturze dwuwymiarowej, w tym grafenu. Jednak i w tym przypadku okazało się, że zastosowanie grafenu, w celu zwiększenia odporności węglika krzemu, nie jest idealnym rozwiązaniem. Związane jest to z trudnościami w otrzymaniu wysokiej jakości granicy międzyfazowej węglik krzemu/grafen, m.in. brakiem pustek czy mikropęknięć.

Innowacyjne materiały

Najnowszą i najprężniej rozwijającą się obecnie grupą nanomateriałów są fazy MXene, które otrzymywane są z faz MAX (M to metal przejściowy, A oznacza metal grupy 13 lub 12, X to azot lub węgiel). Badania wykazały, że fazy te mają potencjał do zastosowania ich w medycynie (np. w obrazowaniu medycznym), budowie nowej generacji urządzeń do magazynowania energii oraz biosensorów.

Skład chemiczny faz MXene oraz geometria zbliżona do grafenu sugeruje, że one także mogą spełniać rolę umocnienia w kompozytach na osnowie węglika krzemu. Podstawowym problemem w przypadku stosowania faz MXene do tego typu osnowy ceramicznej jest wysoka temperatura, wymagana do prawidłowego zagęszczenia osnowy ceramicznej, znacznie przewyższająca temperaturę rozkładu faz MXene. W atmosferze bogatej w tlen powyżej 300 stopni Celcjusza fazy MXene ulegają rozkładają. Badania wykazały, że kontrolując zawartość tlenu oraz wilgotność atmosfery utleniającej, a także ograniczając temperaturę i czas prowadzenia konsolidacji, można zmienić mechanizm utleniania faz MXene.

- Zależy nam, aby w wyniku prowadzonych przez nas badań uzyskać jednorodny, pozbawiony porów oraz nieciągłości interfejs, tym samym eliminując jedną z istotnych wad kompozytów umacnianych grafenem – mówi dr inż. Jarosław Woźniak z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej.

Ciąg dalszy artykułu znajduje się na stronie badawcza.pw.edu.pl.