탄소.금속층 맥신(MXene) 나노신소재

 

 

탄소.금속층 맥신(MXene) 나노 신소재

 

 

맥신(MXene)은 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노물질입니다. 높은 전기전도성을 갖추고 여러 금속화합물과 조합할 수 있어 반도체, 센서 등 다양한 산업에서 활용됩니다.

맥신은 2011년 미국 오크리지 국립 연구소의 과학자들에 의해 처음 발견되었습니다. 맥신의 이름은 "맥스웰(Maxwell)"과 "이노겐(inorganic)"의 합성어입니다.

맥신은 다양한 종류의 금속이 존재할 수 있지만, 가장 일반적인 종류는 탄소 층 사이에 티타늄, 니켈, 망간, 철 등의 금속이 교대로 쌓인 것입니다. 맥신은 두께가 1~10 나노미터에 불과하여 매우 얇고 가벼운 소재입니다.

 

 

 

맥신의 주요 특성은 다음과 같습니다.

• 높은 전기전도성: 맥신은 기존의 금속보다 훨씬 높은 전기전도성을 갖추고 있습니다. 이는 맥신이 반도체, 센서, 전기차 배터리 등 다양한 전기 및 전자 제품에 활용될 수 있는 가능성을 열어줍니다.
• 우수한 기계적 특성: 맥신은 강도, 경도, 탄성 등이 우수하여 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있습니다.
• 뛰어난 화학적 안정성: 맥신은 산, 알칼리, 화학 약품 등에 잘 견디어 내어 다양한 환경에서 활용될 수 있습니다.

맥신은 아직 상용화 단계에 있지 않지만, 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성으로 인해 많은 관심을 받고 있습니다.

 

맥신의 가장 큰 장점은 높은 전기전도성과 열전도성입니다. 기존의 2차원 나노물질인 그래핀에 비해 전기전도성이 100배 이상 높고, 열전도성은 100배 이상 높습니다. 이러한 특성은 배터리, 전자소자, 반도체, 에너지 저장 장치 등 다양한 분야에서 유용하게 활용될 수 있습니다.

맥신은 또한 다양한 금속화합물과 조합할 수 있습니다. 이러한 특성은 맥신을 새로운 기능을 가진 신소재로 개발하는 데 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 맥신을 은과 조합하면 우수한 전기전도성을 갖는 신소재를 얻을 수 있습니다. 또한, 맥신을 산소와 조합하면 우수한 촉매 성능을 갖는 신소재를 얻을 수 있습니다.

 

맥신은 맥스(MAX)라고 불리는 결정성 금속 탄화물로부터 제조됩니다. 맥스는 층상 구조를 가지는 세라믹 물질로, Al, Ti, Zr, Hf와 같은 전이금속에 탄소 원자가 결합하여 이루어져 있습니다.

 

 

 

맥신의 제조 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.

 

첫 번째 방법은 맥스 결정을 강산으로 처리하여 알루미늄 층을 제거하는 방법입니다. 이 방법은 가장 일반적으로 사용되는 방법으로, 염산, 불산, 과산화수소와 같은 강산을 사용하여 맥스 결정을 처리합니다. 이 과정에서 알루미늄 층이 제거되면 맥신이 생성됩니다.

 

두 번째 방법은 맥스 결정을 전기화학적으로 처리하여 알루미늄 층을 제거하는 방법입니다. 이 방법은 첫 번째 방법에 비해 환경 친화적이고, 고순도의 맥신을 제조할 수 있습니다. 그러나, 이 방법은 장비와 기술이 복잡하고, 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.

 

맥신의 제조 공정은 다음과 같습니다.

1. 맥스 결정을 준비합니다.
2. 맥스 결정을 강산으로 처리합니다.
3. 처리된 맥스를 용매로 세척합니다.
4. 맥스를 건조합니다.

맥신의 제조 공정은 맥스의 종류에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어, 티타늄 기반의 맥신은 염산과 불산을 사용하여 제조할 수 있고, 티타늄과 지르코늄이 결합된 맥신은 불산과 과산화수소를 사용하여 제조할 수 있습니다.

 

 

 

 

머리카락 굵기와 비슷한 약 40마이크로미터로 만든 맥신이 116dB 이상의 높은 전자파를 차단

 

https://www.fnnews.com/news/202007231502080998

EMP 폭탄 막고 스텔스 가능한 신소재 '맥신'

 

http://m.dongascience.com/news.php?idx=59109 

[표지로 읽는 과학] 신소재 '맥신'을 합성하는 새로운 방법 

 

https://www.chosun.com/economy/money/2023/08/21/WNMD44MZNJGUHAUVMVE4WVPG6M/

초전도체 나간 자리에 맥신 테마주…사흘 연속 급등세

 

https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=101442 

꿈의 신소재 맥신, 대량생산 길 열렸다 - 헬로디디