Metallische Molybdändisulfid-Nanoblätter als elektrochemische Aktoren

Titel	Metallische Molybdändisulfid-Nanoblätter als elektrochemische Aktoren
Autoren	Muharrem Acerce,E. Koray Akdoğan,Manish Chhowalla
Zeitschrift	Natur
Datum	08/30/2017
DOI	10.1038/nature23668
Einführung	Aktuatoren, die elektrische Energie in mechanische Bewegung umwandeln, sind wichtige Komponenten für zahlreiche elektromechanische Systeme und die Robotik. Ihre Anwendungen reichen von lenkbaren Kathetern und adaptiven Flugzeugflügeln bis hin zu widerstandsreduzierten Windturbinen. Solche Antriebssysteme können durch verschiedene Mechanismen funktionieren, darunter thermische Veränderungen, Wechselwirkungen mit Lösungsmitteln oder elektrochemische Prozesse, wie sie bei Kohlenstoffnanoröhren-, Graphit-, Polymer- und Metallelektroden auftreten. In dieser Arbeit wird die Entwicklung von Elektrodenfilmen aus chemisch abgeschälten Nanoblättern aus zweidimensionalem metallischem Molybdändisulfid (MoS2) vorgestellt, die auf dünne Kunststoffsubstrate aufgebracht wurden. Diese Filme dehnen sich dynamisch aus und ziehen sich zusammen, wodurch erhebliche mechanische Kräfte entstehen. Sie können Lasten von mehr als dem 150-fachen ihres Eigengewichts über mehrere Millimeter heben und Hunderten von Betriebszyklen standhalten. Die MoS2-Filme erreichen mechanische Spannungen von etwa 17 Megapascal und übertreffen damit den Muskel von Säugetieren (0,3 Megapascal) und nähern sich piezoelektrischen Aktoren aus Keramik (40 Megapascal) an, mit Dehnungen von etwa 0,6 Prozent bei Frequenzen bis zu 1 Hertz. Diese beeindruckende Antriebsleistung ist auf die hohe elektrische Leitfähigkeit der metallischen 1T-Phase der MoS2-Nanoblätter, den Elastizitätsmodul der neu gestapelten MoS2-Schichten (2 bis 4 Gigapascal) und die effiziente Protonendiffusion innerhalb der Nanoblattschichten zurückzuführen. Diese Ergebnisse eröffnen Möglichkeiten für fortschrittliche elektrochemische Aktoren, die sich für Anwendungen mit hohen Belastungen und hohen Frequenzen eignen.
Zitat	Muharrem Acerce, E. Koray Akdoğan und Manish Chhowalla. Metallische Molybdändisulfid-Nanoblätter als elektrochemische Aktoren. Nature. 2017. DOI: 10.1038/nature23668
Element	Molybdän (Mo) , Schwefel (S) , Kohlenstoff (C) , Wasserstoff (H)
Materialien	Chemische Verbindungen , Metalle und Legierungen
Themen	Intelligente und funktionelle Materialien
Industrie	Luft- und Raumfahrt , Medizinische Geräte , Elektronik , Forschung & Labor

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