Đất sét dẫn điện có phải vật liệu lý tưởng của tương lai ?

Đất sét dẫn điện có phải vật liệu lý tưởng của tương lai ?

Dat set dan dien

Các nhà nghiên cứu tại đại học Drexel đã có một bước đột phá với loại đất sét dẫn điện, mà theo họ là “ứng cử viên đặc biệt” trong số các vật liệu lý tưởng sẽ thay thế các vật liệu dẫn điện phổ thông được dùng trong pin và các siêu tụ điện hiện nay. Tất nhiên, lời tuyên bố đó cũng không có gì mới mẻ lắm vì càng ngày chúng ta càng thấy có nhiều loại “siêu vật liệu” mới xuất hiện (graphene là một ví dụ). Tuy nhiên, loại vật liệu với tên gọi MXene này cũng có khá nhiều đặc tính đáng chú ý.

1. Vật liệu này tốt ở chỗ nào ?

Có rất nhiều ưu điểm, tuy nhiên dưới đây là ba đặc tính của MXene mà tôi tin là bạn sẽ không thể bỏ qua:

1. Đây là vật liệu ưa nước (hydrophilic). Điều đó có nghĩa là, khác với graphene, vật liệu này có khả năng thấm nước, hút nước. Đó là tin rất tốt bởi vì nó có nghĩa là…à ừm, ta xuống đặc điểm tiếp theo nhé.
2. Vật liệu này dễ uốn dẻo. Bạn có thể đúc, tạo hình cho vật liệu này thành nhiều hình dạng phức tạp khác nhau, hoặc cuộn tròn, ép phẳng… một cách dễ dàng. Đây là một đặc điểm rất tiện dụng của MXene nếu so với vật liệu dẫn điện phổ biến hiện tại là kim loại.
3. Vật liệu này có điện dung lớn, khoảng 900F/cm3 – tất nhiên đây chỉ con số khởi đầu mà thôi. Hiện tại nhóm nghiên cứu không tập trung nhiều vào việc nâng cao điện dung của vật liệu nên chúng ta chưa biết được khả năng tối đa của vật liệu này là bao nhiêu. Thế nhưng đây cũng là một con số hấp dẫn cho việc chế tạo tụ điện. Và hơn thế nữa, theo các nhà nghiên cứu, điện dung của MXene hầu như không có dấu hiệu bị tổn hao sau hơn 10,000 lượt xả nạp.

2. Đây có thực sự là vật liệu mới hay không ?

Có và không. MXene được phát hiện từ năm 2011, và là vật liệu có thành phần titanium cac bua hai chiều (two-dimensional titanium carbide). Điểm mới ở đây là các nhà nghiên cứu đã có thể biến MXene thành trạng thái như đất sét, hình thái này không chỉ làm cho MXene trở nên tiện dụng hơn mà còn dễ chế tạo, an toàn hơn phương pháp cũ, thông qua việc sử dụng các vật liệu có sẵn. Với phương pháp cũ, các nhà nghiên cứu có thể mât cả ngày để tạo ra một điện cực bằng MXene, nhưng với phương pháp mới này thì họ chỉ cần 15 phút là đủ.

3. Cấu trúc của nó dưới kính hiển vi ra sao ?

Đây là hình ảnh của MXene dưới kính hiển vi.
mxene-wonder-clay-4

4. Vật liệu này có phải tiềm năng cho những cục pin trên nền tảng đất sét của tương lai hay không ?

Rất tiếc câu trả lời là không… biết. Dẫu sao thì đây cũng chỉ là giai đoạn đầu của một loại vật liệu mới. Những gì chúng ta biết chỉ là những gì người ta cho chúng ta biết thông qua báo chí, do đó thật khó để xác định được những khiếm khuyết hay vấn đề cụ thể của vật liệu này (dù có hay không). Chúng ta sẽ đợi thêm thông tin từ những phát triển về sau. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu có vẻ rất thích thú với loại vật liệu mới này.