Mapeo de la alineación de MXeno bajo cizallamiento: un estudio in situ de SAXS de la dinámica de orientación...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Nanotecnología
• Dinámica de fluidos

Sus antecedentes:

• El control de las propiedades macroscópicas de los nanomateriales 2D requiere una alineación precisa en solución.
• Los factores fundamentales que rigen esta alineación, especialmente para las láminas de MXeno de carburo de titanio (Ti3C2Tx), no se comprenden bien.
• La comprensión de estos factores es crucial para avanzar en el procesamiento basado en soluciones de nanomateriales.

Objetivo del estudio:

• Investigar los estados de transición de desorden a orden de las láminas de MXeno Ti3C2Tx.
• Examinar la influencia del tamaño de la lámina, la concentración y la velocidad de cizallamiento en la orientación de las láminas de MXeno.
• Proporcionar información para la fabricación de estructuras ordenadas a partir de dispersiones de MXeno.

Principales métodos:

• Se investigaron láminas de MXeno Ti3C2Tx en solución.
• Se variaron los tamaños de lámina (grandes ~5 μm, pequeñas ~250 nm) y las concentraciones (hasta 30 mg mL-1).
• Se aplicaron velocidades de cizallamiento controladas y se realizaron experimentos de hilado en húmedo de fibras.

Principales resultados:

• El tamaño de la lámina impacta significativamente la alineación: las láminas grandes se alinean espontáneamente a altas concentraciones, formando fases de cristal líquido.
• Las láminas pequeñas requieren una velocidad de cizallamiento mínima (~0.11 s-1) para la alineación, pero pierden el orden rápidamente, especialmente a bajas concentraciones.
• La velocidad de cizallamiento se correlaciona directamente con la alineación de la lámina y la conductividad eléctrica de las fibras resultantes.

Conclusiones:

• El tamaño de la lámina, la concentración y la velocidad de cizallamiento son parámetros críticos para controlar la alineación de MXeno Ti3C2Tx en solución.
• La adaptación de estos parámetros permite la fabricación de estructuras de nanomateriales ordenados.
• Los hallazgos son vitales para optimizar el procesamiento en solución de MXenos y otros nanomateriales anisotrópicos.