eksfolieringintercalasjon

Eksfolieringintercalasjon er et konsept i materialvitenskap som omhandler kombinasjonen av interkalasjon og eksfoliering av lagdelte materialer. Interkalasjon betyr at fremmede atomer eller molekyler settes mellom lagene i et materiale, mens eksfoliering er separasjonen av disse lagene til enkeltlags- eller fålagsstriper. I eksfolieringinterkalasjon introduseres interkalanter mellom lagene for å utvide og svekke bindingene, noe som letter videre eksfoliering og øker utbyttet av nanosheets.

Mekanismen kan være sekvensiell (interkalasjon før eksfoliering) eller samtidig med eksfolieringen (koeksfoliering). Vanlige interkalanter inkluderer ioner, organiske molekyler og løsemidler som får lagene til å svelle og delvis overføre ladning, noe som reduserer van der Waals-krefter. Eksfolieringen utføres ofte med ultralyd, mekanisk skjæring eller kjemiske og elektroaktive teknikker, ofte i nærvær av stabilisatorer eller løsemidler.

Materialene som undersøkes, inkluderer grafitt for å produsere grafen, samt andre lagdelte materialer som molybdenumdisulfid (MoS2) og wolframdisulfid (WS2), samt hexagonal boron-nitrid (h-BN) og MXene-forløpere. Tilnærmingen brukes med sikte på å produsere tynnere nanosheets for bruk i ulike applikasjoner.

Bruksområder og utfordringer. Nanosheets produsert gjennom eksfolieringinterkalasjon finner anvendelser i energilagring, katalyse, ledende blekk, kompositter og sensorer. Utfordringer inkluderer kontroll av hvilke interkalanter som tas opp, forebygging av restacking av lagene, skalering av prosessen og håndtering av miljø- og sikkerhetsaspekter knyttet til interkalantene.

Karakterisering spiller en sentral rolle. Teknikker som XRD for å overvåke mellomlagringsspacing og graden av eksfoliering, Raman-spektroskopi, TEM, AFM og TGA brukes til å verifisere interkalasjon og eksfoliering.