科学家开发出应用前景广阔的新型二维材料系列

2022年05月25日 18:23 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

杜兰大学科学与工程学院创造了一种新的二维材料系列,具有良好的应用前景,包括先进的电子产品和高容量电池。该研究由物理和工程物理系助理教授Michael Naguib领导,研究成果发表在《先进材料》杂志上。

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Naguib说:"二维材料是纳米材料,其厚度为纳米大小(一纳米是一毫米的百万分之一),横向尺寸是厚度的数千倍。与块状材料相比,它们的平面性提供了一套独特的属性。"

新的二维材料系列被称为过渡金属碳氢化合物,或TMCC。它结合了两个系列的二维材料的特点--过渡金属碳化物和过渡金属二碳化物。后者是一个广泛的材料家族,已经被深入研究并被证明是非常有前途的,特别是在电化学能量储存和转换方面。然而使用它们的困难之一是它们的导电性和稳定性差。

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Ken & Ruth Arnold科学与工程早期职业教授Michael Naguib是二维材料和电化学储能方面的专家。

另一方面,过渡金属碳化物是优秀的电导体,具有更强大的传导性。预计将这两个系列合并为一个系列,在许多应用中具有巨大的潜力,如电池和超级电容器、催化、传感器和电子。

他说:"我们没有像乐高积木那样用许多有问题的接口来堆叠这两种不同的材料,而是在这里开发了一种新的二维材料,它具有两种成分的组合,没有任何接口。”文章的第一作者、在Naguib小组工作的杜兰大学材料物理与工程专业的博士生Ahmad Majed说:"我们使用了一种电化学辅助剥离过程,将锂离子插入大块过渡金属碳化物的层间,然后在水中搅拌。与其他奇特的纳米材料不同,制造这些二维TMCC纳米材料的过程是简单和可扩展的。"

除了Naguib和Majed,该团队还包括物理学和工程物理学副教授Jiang Wei;物理学和工程物理学助理教授Jianwei Sun;杜兰大学的博士生Kaitlyn Prenger、Manish Kothakonda和Fei Wang;以及瑞典林雪平大学的Eric N. Tseng博士和Per O.A. Persson教授。

这项研究得到了纳吉布不到一年前获得的国家科学基金会职业奖的支持。

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