Pesquisadores da Drexel University e da Universidade da Pensilvânia apresentaram um processo capaz de transformar folhas planas de MXene em estruturas enroladas (scrolls) de forma controlada e em escala de gramas. O trabalho, publicado em 29 de janeiro de 2026 na revista Advanced Materials, obtém até 10 g de material puro por lote e foi testado em seis composições, entre elas carbonitreto de titânio, carbeto de titânio, carbeto de vanádio, carbeto de nióbio e carbeto de tântalo.
O método mantém etapas tradicionais de produção de MXene — remoção de alumínio do precursor MAX com ácidos fluorídrico e clorídrico —, mas reduz tempo e temperatura de ataque para preservar grupos hidroxila. Durante a delaminação, íons lítio se intercalam entre as camadas e a aplicação de agitação mecânica separa as folhas. Quando essas folhas são expostas à água, forma-se uma superfície externa rica em oxigênio e uma interna ainda repleta de hidroxilas. A diferença de espaçamento de rede cria tensão compressiva no lado externo, fazendo a folha enrolar-se espontaneamente.
Estruturas e dimensões
As fitas enroladas medem de 0,5 a 3 µm de largura, têm dezenas de nanômetros de espessura quando aplanadas e alcançam até 35 µm de comprimento. Espécies MXene mais espessas formam pergaminhos mais largos; as mais finas resultam em tubos estreitos. Microscopia eletrônica de alta resolução confirmou a manutenção da cristalinidade mesmo nas regiões de maior curvatura.
Propriedades eletrônicas ampliadas
Filmes de carbeto de nióbio enrolado apresentaram condutividade elétrica 33 vezes superior à de filmes planos do mesmo material. Ainda mais notável, esses pergaminhos tornaram-se supercondutores a 5,2 K, enquanto a forma plana permaneceu não supercondutora até 2,5 K. Sob campo magnético, a transição se alargou e deslocou para temperaturas menores, comportamento típico de supercondutores do tipo II.
Imagem: the gram unlocking supercductivity and
Desempenho em dispositivos e fluidos
- Em supercapacitores, eletrodos de carbonitreto de titânio enrolado conservaram 3,7 vezes mais capacidade de armazenamento de carga a 1 000 mV s–1 do que eletrodos planos.
- Sensores de umidade feitos com filmes enrolados responderam a ciclos de respiração com sensibilidade dez vezes maior e sem histerese.
- Dispersões líquidas de pergaminhos atuam como fluidos eletro-reológicos: um campo alternado de 10 kHz alinha as estruturas em cerca de cinco segundos, mudando o sistema de isolante para condutor. Abaixo de 0,05 mg mL–1 o alinhamento é reversível; acima de 0,1 mg mL–1 forma-se uma rede condutora permanente.
A eficiência de delaminação alcançou 45 % em massa em relação ao precursor MAX, demonstrando potencial para aplicações em armazenamento de energia, sensores químicos e montagem dirigida por campo elétrico. Os autores destacam que a estratégia deve ser aplicável a toda a família de MXenes, abrindo caminho para estudar fases eletrônicas inéditas induzidas apenas pela morfologia.
Com informações de Nanowerk
