guanti riscaldati, bracciali, e persino gli anelli sono alcune delle potenziali applicazioni di MXene altamente conduttivo, un materiale 2-D composto da strati atomici alternati di titanio e carbonio. In un nuovo studio, i ricercatori hanno fabbricato fiocchi di MXene, poi hanno fatto aderire elettrostaticamente i fiocchi ai fili, e infine cucito i fili in tessuti ordinari che possono essere tranquillamente riscaldati a bassa tensione.

I ricercatori, guidato da Chong Min Koo, presso il Korea Institute of Science and Technology e la Korea University, e Parco Cheolmin, all'Università Yonsei, hanno pubblicato un articolo sul riscaldatore MXene adattabile alla forma in un recente numero di ACS Nano .

Negli ultimi anni, ricercatori hanno studiato diversi materiali da utilizzare come flessibili, riscaldatori indossabili. Sebbene materiali come i nanotubi di carbonio e il grafene abbiano eccellenti proprietà elettriche e ottiche, è stato difficile elaborarli per l'uso nelle applicazioni.

Un materiale più recente, MXene è stato introdotto per la prima volta nel 2011 dai ricercatori della Drexel University. MXene è un materiale cristallino 2-D che mostra una conduttività simile al metallo e un forte comportamento di conversione da elettricità a calore. Può anche essere facilmente trasformato in film e tessuti sottili.

"Siamo stati in grado di sviluppare nuovi prodotti leggeri, riscaldatori elettrici economici ma ad alte prestazioni basati su materiali 2-D emergenti di MXene, che sono adatti per applicazioni indossabili e sul corpo, "Park ha detto Phys.org . "Sono stati proposti diversi candidati allo scopo, a base di nanomateriali di carbonio, ma sono limitati dalla loro scarsa lavorabilità o dalla bassa conduttività elettrica che coinvolgono sostanze chimiche nocive e tossiche. Abbiamo risolto questi problemi con fiocchi MXene elaborati in soluzione."

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato per la prima volta i fiocchi di MXene per fabbricare un riscaldatore a film sottile trasparente. Sotto un 15 V applicato, la temperatura del riscaldatore è aumentata ad una velocità di 8°C/secondo per raggiungere un massimo di 120°C (248°F). Immergendo il riscaldatore in azoto liquido per 5 minuti, i ricercatori hanno dimostrato che il riscaldatore potrebbe funzionare come uno sbrinatore, rimuovendo rapidamente la brina sulla sua superficie sotto i 12 V. A dimostrazione della sua elevata flessibilità, il riscaldatore può essere piegato ad un angolo di 90° senza alcun aumento di resistenza, e ha continuato a funzionare anche quando piegato a metà, anche se con maggiore resistenza.

I ricercatori hanno anche dimostrato che i fiocchi di MXene possono essere utilizzati per realizzare tessuti riscaldati. Fare così, i ricercatori hanno trattato i fili polimerici commerciali con un rivestimento per migliorare la loro interazione elettrostatica con i fiocchi di MXene. Quindi hanno immerso i fili in una soluzione acquosa contenente fiocchi di MXene. L'interazione elettrostatica tra i fili caricati positivamente e i fiocchi caricati negativamente ha fatto sì che i fiocchi si autoassemblassero sulle singole fibre, trasformando i fili bianchi in nero nel processo.

I fili rivestiti in MXene sono stati quindi cuciti insieme al cotone per realizzare indumenti riscaldati. Sotto una piccola tensione, ogni fiocco di MXene ha agito come un minuscolo riscaldatore. Controllando la tensione, i ricercatori potrebbero riportare gradualmente la temperatura della pelle fredda alla normale temperatura corporea senza danni alla pelle. Nelle applicazioni future, l'abbigliamento riscaldato potrebbe essere alimentato da batterie convenzionali o fonti di alimentazione alternative.

"Potenzialmente, il nostro riscaldatore può essere alimentato dall'energia immagazzinata in batterie e/o supercondensatori da una varietà di fonti di energia rinnovabile emergenti, come celle solari indossabili, generatori di energia triboelettrica, e così via, " ha detto Parco.

I ricercatori si aspettano che il robusto, indumenti riscaldati flessibili potrebbero essere utili per la termoterapia sanitaria e il monitoraggio, tra le altre applicazioni personali.

"Poiché i fiocchi di MXene che abbiamo sviluppato con il processo di soluzione sono altamente conduttivi e otticamente trasparenti, sono possibili diverse applicazioni, in particolare, che richiedono elettrodi trasparenti, " Park ha detto. "Gli esempi includono lo sviluppo di display a diodi organici a emissione di luce meccanicamente flessibili e quindi indossabili, fotorilevatori, e sensori tattili e/o di pressione trasparenti."

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