As fases do MAX são vistas como materiais promissores para o futuro, por exemplo, no poder, indústrias aeroespacial e de implantes médicos. Um novo método desenvolvido por cientistas da Forschungszentrum Jülich agora torna possível produzir esta classe de materiais em escala industrial pela primeira vez. Eles relatam que uma crosta de sal protege a matéria-prima da oxidação a uma temperatura de produção de mais de 1, 000 graus Celsius - e pode então simplesmente ser lavado com água. O método, que foi publicado recentemente no jornal Materiais da Natureza , também pode ser aplicado a outros materiais de alto desempenho.

As fases MAX unem as propriedades positivas da cerâmica e dos metais. Eles são resistentes ao calor e leves como a cerâmica, ainda menos frágil, e pode ser plasticamente deformado como metais. Além disso, eles são a base material de MXenes, uma classe de compostos amplamente inexplorados que são semelhantes ao grafeno e têm propriedades eletrônicas extraordinárias.

"No passado, não havia nenhum método adequado para a produção de fases MAX em forma de pó, o que seria vantajoso para processamento industrial posterior. É por isso que as fases MAX não desempenharam nenhum papel prático em aplicações industriais até agora, "explica o professor júnior Dr. Jesus Gonzalez-Julian, jovem líder de grupo de investigadores em Forschungszentrum Jülich.

A estratégia do sal

As fases MAX são produzidas em temperaturas superiores a 1, 000 graus Celsius. Em temperaturas tão altas, os materiais normalmente reagiriam com o oxigênio atmosférico e se oxidariam, é por isso que geralmente são produzidos no vácuo ou em uma atmosfera protetora de argônio. O método de Jülich é surpreendentemente simples em comparação:os pesquisadores encapsulam a matéria-prima com um sal, brometo de potássio, que derrete durante o processo de produção. Uma atmosfera de vácuo ou argônio para proteção adicional não é mais necessária.

“Um banho de sal fundido protege assim o material e evita que entre em contato com o oxigênio atmosférico, "explica Apurv Dash, autor principal do estudo publicado em Materiais da Natureza e pesquisador de doutorado na Forschungszentrum Jülich.

Ao mesmo tempo, o sal atua como um agente de separação. Os componentes não se ligam mais para formar um sólido compacto, e permitir a produção direta de pós de granulação fina. Isso é importante porque evita um comprimento adicional, processo de moagem que consome muita energia. Como um efeito colateral positivo, o banho de sal também reduz a temperatura de síntese necessária para formar o composto desejado, o que, adicionalmente, reduzirá os custos de energia e produção.

Com apenas sal e água

Métodos usando sal fundido têm sido usados ​​para a produção de pó de cerâmica não óxida há algum tempo. Contudo, eles requerem uma atmosfera protetora de argônio em vez de ar atmosférico, o que aumenta a complexidade e os custos de produção.

"Brometo de potássio, o sal que usamos, é especial porque quando pressurizado, torna-se completamente impermeável à temperatura ambiente. "Agora demonstramos que é suficiente encapsular as matérias-primas firmemente em um pellet de sal para evitar o contato com o oxigênio - mesmo antes que o ponto de fusão do sal seja atingido a 735 graus Celsius. Portanto, uma atmosfera protetora não é mais necessária, "explica Apurv Dash.

Tal como acontece com muitas descobertas científicas, um pouco de sorte influenciado no desenvolvimento do método - os fornos a vácuo são escassos porque são muito caros e exigem muito esforço para limpar. Para produzir seu pó, o pesquisador de doutorado de Jülich, portanto, recorreu ao teste de um forno de ar normal com sucesso.

O novo método não se limita a este material. Os pesquisadores já produziram uma infinidade de fases MAX e outros materiais de alto desempenho, como ligas de titânio para bioimplantes e engenharia aeronáutica. Próximo, os cientistas estão planejando investigar os processos industriais com os quais esses pós podem ser processados ​​posteriormente.