钛氮化铝MAX相材料 二维过渡金属材料

MAX相

基本信息

MAX相是一类新型三元层状化合物，由M、A和X三种元素组成，其化学通式表达为MN+1AXN，（其中，M：前过渡金属，A：主族元素，X：碳或氮，N=1, 2, 3…）。

MAX相材料作为新的陶瓷材料家族，不断的发展壮大，其成员结构以211，312，413相为主，还发现了514，615，716相。在A位置的多种元素（Al、Si、Sn等）可通过一定比例固溶形成A位固溶体，一定程度上更好的调节MAX材料的力学特性、抗氧化特性和摩擦力学特性等。

MAX相的用途

MAX相材料作为MXene材料的前驱体，其具有很广泛的应用场景。传统陶瓷受制于脆性大，易碎，抗冲击性能低，不易加工等缺点的局限，难以得到广泛应用，而MAX相新型陶瓷恰好弥补了这一空缺，它综合了陶瓷和金属的性能：既有金属良好的导电率、髙的导热性、可加工性、抗热震性、高温塑性和高温强度大等特性，又具备陶瓷材料良好的耐腐蚀性、高模量、低摩擦系数和自润滑性。另外，Ti3AlC2还具备较低的密度，符合轻量化时代的发展要求。鉴于MAX相诸多的优异性能，在以下材料领域可得到广泛应用；

（１）耐腐蚀材料。腐蚀是材料损耗报废的元凶之一，而因腐蚀造成的材料失效，给人们带来了很大的经济损失，甚至还可能危及到人们的生命安全。MAX相作为一种新时代的耐腐蚀材料，在进行碳化后具有很高的表面硬度，理论上可形成优异的抗腐蚀保护层，具各极好的抗腐蚀能力。而且，这种表面处理工艺相当廉化操作方便。另外，MAX相材料的密度比应用最广的钢铁材料低得多，又能承受一定的冲击力，因此在部分替代钢铁构件时，既可实现轻量化的时代需求，还可满足防腐的传统需求，尤其在腐蚀环境恶劣的海洋工业和船舶运输中应用更具潜力，比如替代一些需要防腐处理的过滤网和密封件等。

（２）髙温结构材料。目前较优秀的高温结构材料镍合金其硬度只有MAX相材料的一半，当温度超过1200℃时，Ti3AlC2还能保持良好的强度，而Ni基合金却开始发生失效转变，可见MAX相的高温稳定性比Ni基合金要强。另外，MAX相优异的加工性能，完全可胜任高温结构材料的要求，它是制备燃气机的导向叶片、涡轮叶片、高压压气机盘、涡轮盘和燃烧室等高温构件的理想候选材料。

（３）低摩擦系数材料和电接触材料。大尺寸、高定向的MAX相晶体，加上它具备的自润滑性，使得MAX相在实现开发极低摩擦系数材料上，拥有绝佳的潜力。电接触材料因其电流传输和转换的功用特点，需要候选材料具备良好的导热导电性能，高强度，高温稳定性，优良的自润滑性和低摩擦系数。MAX相材料恰好具备这些挑剔的要求。

（４）旋转部件材料。MAX相的可加工性，尺寸稳定，低密度和髙刚度，是它当选旋转部件候选材料的筹码，这在旋转时要求高空间稳定性的磁盘驱动器材领域具有较大的应用潜力。

（５）热交换材料。优异的导热性能是MAX相的特点之一，它良好的导热系数高温下也能继续保持，综合它的其他特点，比如容易机械加工，化学性能稳定，尤其是抗热震性优良等，使得MAX相材料成为新一代热交换材料的候选者之一。

产品优势

福斯曼德州工厂主要生产超高温陶瓷粉体，MAX相陶瓷材料是其中一种。包括M2AX(211)、M3AX(312)、M4AX3(413)、M2AX2(212)等。达到量级生产的MAX相粉有Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC、Nb2AlC。可生产纳米级别、亚微米级别、微米级别等不同粒度的产品，已经实现工业化生产的产品是5 μm、- 200 mesh、- 325 mesh都可以吨位级提供。也可根据需求调整生产工艺控制MAX相的粒度大小和分布宽窄，粒度接受客户定制。标准包装规格是2  kg，25 kg，可以按照客户投料数量定制包装规格。

福斯曼是国内早期大批量生产MAX相材料的厂家之一，因产品纯度高、杂质少、结构稳定、易刻蚀、形态多样等特点，备受国内外客户的青睐，众多科研院所及高校利用福斯曼的MAX相产品制备出了各种高新材料。比如浙江大学材料科学与工程学院利用Ti3AlC2作为原料经刻蚀后与CoS2反应制备出了超长循环寿命的钠离子电池。

该论文详情及更多福斯曼客户论文详见福斯曼公众号https://mp.weixin.qq.com/s/70cQ85AId3niqTGG5oOywQ

产品展示

图| 2203025 Ti2AlC - 325 mesh

图| Ti3AlC2 刻蚀后MXene

图| 2203017 Ti2AlC - 325 mesh-XRD

图| Ti3AlC2-SEM

图| Ti3AlC2刻蚀后MXene（多层）-SEM

图| Ti3AlC2刻蚀后MXene（单层）-SEM

图| 2203005 Ti2AlC - 200 mesh-激光粒度

图| MAX相产品包装