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卓克索大學開發出一種名為MXene 黏土的新材料，具備高導電性、還能捲成任何厚度

美國卓克索大學(Drexel University)的研究人員開發出一種特性類似黏土的新材料，可望讓未來的超級電容與電池更容易製造、壽命更長、充電速度更快；這種被命名為 MXene 黏土的新材料是二維結構，由三層的鈦(titanium)與兩層碳所組成，僅5個原子的厚度。

該開發團隊是由卓克索大學材料科學與工程系特約教授Michel Barsoum所率領，他與他的研究人員是在美國能源部的贊助下，採用一種以鈦為基礎、名為MAX phase的基層陶瓷材料來做超級電容的電極，並因此發現了MXene黏土這種材料

Barsoum表示，他團隊中的博士生Michael Ghidiu為了從MAX phase去除鋁而採用化學蝕刻製程，想將該製程一般會使用的、有毒又不好處理的氫氟酸(hydrofluoric acid)換掉；後來Ghidiu以氟化鹽(fluoride salt)與鹽酸(hydrochloric acid)做為替代，後者無毒性而且比氫氟酸安全。

經過以上製程的MAX phase材料分解成一堆黑色的顆粒，Ghidiu用水清洗卻發現材料變成像黏土一樣，而且有些東西以前並不存在。「我們一開始只是要換掉氫氟酸，結果產生某種像是黏土的東西；」Barsoum表示：「現在我們意外開發出這種新材料，它很便宜、能捲起來、能鑄模、能做成任何你想要的樣子。」

當研究人員利用該種新材料做為超級電容的電極，結果其能源儲存量「令人瞠目」；Barsoum 表示，每一立方公分的儲存電量可以達到900法拉(farads)，是目前市面上以碳材料為基礎的、電荷儲存量最佳之超級電容的兩到三倍。

Barsoum與他的團隊已經將研究成果在《Nature》期刊發表，內容主要是MXene黏土在超級電容上的應用；該種材料也可以用作電池的電極，並具備在儲存能量上優於市面上鋰離子電池材料的潛力：「我們目前不會把該材料的應用侷限在超級電容。」

而雖然到目前為止，該材料做為鋰電池電極的儲存表現不如市售Sony的電池，該團隊正在努力確認其部分電容性能結果優於商用鋰電池。在製造上，MXene黏土也比現有電池材料具備更多優勢，包括其廉價、無毒的特性；Barsoum表示，該材料在製作時用到最多的就是水，成本低、對環境也友善，是最大的優勢所在。

編譯：Judith Cheng

(參考原文： Conductive Clay: The Future of Energy Storage?，by Elizabeth Montalbano)