[上图]二次电子显微图显示Cr2AlC薄膜经过纳米冲击测试。这种MAX相位系统正被考虑用于下一代核能技术。信贷:音乐等。，科学的进步(4.0 CC通过数控)
在这里结论，我们涵盖了相当多的关于MXenes的研究，这是一个二维过渡金属碳化物家族，碳氮化物，和氮化物是通过选择性蚀刻MAX相制成的。然而，我们并不总是覆盖MAX相本身，即使这些材料已经在许多应用中看到了相当大的复苏。
MAX相是层状陶瓷材料的术语，一般公式为Mn＋1斧头n，其中M是过渡金属(在元素周期表的左边)，a是类金属(靠近左边的过渡金属和重金属)，X是碳或氮。根据一项研究，研究人员用这个通用公式研究了150多种成分最近的评论文章在美国陶瓷学会期刊m6米乐网官网（JACerS）.
由于其独特的层状结构，MAX相提供了有益的性能混合物，如金属的可加工性和电导率与陶瓷的高温和腐蚀性能。此外，MAX相可以通过多种方法合成，用于结构和涂层应用。
MAX相位的辐射耐受性是研究人员特别感兴趣的，因为它使这些材料成为下一代核能技术使用的理想候选人。将各种MAX成分暴露于低剂量和高剂量高能离子的研究发现，碰撞导致晶体结构的重组，往往完全破坏长程秩序，并将材料转化为非晶结构。然而，在MAX相内的原子迁移可以通过在适当的温度退火恢复结构。
由于钛基MAX相在高辐射剂量下保持结晶度的能力，许多辐照研究都集中在其上。“然而，在质子辐照下，钛基MAX相的不稳定性最近得出的结论这些材料在高温反应堆中的适用性可能有限。最近的开放获取论文．
Cr-Al-C体系中的三元碳化物是另一种MAX相，它有几个重要的优点:它可以在相对较低的温度下产生，材料可以先以非晶形式沉积，然后在空气中结晶而不会变质。但到目前为止，对该系统的辐射研究还很有限。
幸运的是，最近有两篇论文研究了MAX相位系统的辐射。的第一个，于2020年9月发表于JACerS，由中国复旦大学的研究人员领导;它研究了氦离子辐照。的第二个，发表于2021年3月科学的进步，由奥地利和英国的研究人员完成;它研究了氙离子辐照。
两篇论文都合成了Cr2采用磁控溅射制备AlC薄膜，这是一种可用于工业规模的物理气相沉积技术。然而，两项研究的溅射条件有很大的不同。
(对于那些不熟悉物理气相沉积的人来说，惰性离子(通常是氩)被能量地指向从要沉积的元素形成的固体目标。惰性离子将所需的离子从目标物中移出，这些离子被吸引到并最终沉积在带相反电荷的基底/载体上。)
《JACerS本文在低压乙炔/氩气环境下，使用Cr/Al复合靶材，在600°C下将薄膜沉积在氧化铝基底上。(乙炔为本研究的碳源)由此产生的铬2AlC是高度结晶。
然后，作者用100 keV的氦离子辐照样品，基底保持在环境温度下。辐照引起的加热使样品在70°C左右达到平衡。在加药过程中，Cr2固溶(Al, Cr)C对AlC结构有破坏作用x形成的晶体结构如下所示。作者几乎没有发现非晶相的证据。氦离子的注入延长了晶体的寿命c-轴晶体相对于原始(未掺杂)材料。
退火后，材料恢复到原来的晶体结构，部分在430°C，完全在600°C。进一步的测试表明，在这种温度下，注入的氦会轻微地向表面迁移。当在750°C退火时，氦气迁移，形成表面气泡和表面孔，并从氧化铝基板上部分脱层。
相对于JACerS文章中，作者提出了科学的进步纸张使用明显不同的沉积参数。他们的目标不仅仅是研究辐射的影响，而是研究如果材料不是完全结晶，那么它在辐射下的行为，以便更好地理解其辐射耐受性背后的基本过程。因此，作者通过合成具有Cr的双相材料，偏离了纯MAX相的概念2AlC MAX相为基体，非晶相具有相同的局部化学性质，作为次级相。”
首先，合成温度为648 K(375°C)，甚至低于中使用的430°C的退火温度JACerS纸。作者在惰性的低压氩气气氛中使用了三种靶(Cr, Al, C)。该元素沉积在逐步分层的方式与基片旋转过去的目标在一个单一的腔。
合成的薄膜既具有纳米晶MAX相，又具有相同成分的非晶晶界。x射线衍射图显示了预期的晶体图峰，并在较低的角度有广泛的非晶响应。
为了照射薄膜，作者在623 K(375°C)的温度下注入了更大、能量更高的离子(300 keV氙离子)，此外还注入了更高的剂量(每个原子40个位移)。与之前的研究一样，辐照并没有导致大规模的无定形区域的产生。
相反，虽然在晶体相中有一些注入，但大部分氙注入到非晶态晶界中。
辐照后透射电镜观察发现，由于氙气泡的增大，晶界变厚，同时伴随辐射导致晶界处的铬偏析和靠近晶界边缘区域的铬聚集。
较大的氙泡主要聚集在晶界是一个重要的发现，这表明纳米晶粒尺寸是辐射诱导缺陷的有效汇，这也有助于防止MAX相的完全非晶化。在对晶体结构和晶格参数影响最小的情况下，这种双微观组织在辐照后仍能保持较大程度的结构完整性。
作者讨论了各种途径，以扩大其工作的调查和应用。例如，他们计划在辐射损伤效应的背景下对半晶和非晶纳米层陶瓷进行更多的研究，他们将考虑与不同衬底、金属包层和冷却材料的兼容性，包括腐蚀研究。
总之，虽然两篇论文都表明Cr2磁控溅射制备的AlC MAX相具有抗高能辐照损伤的特性，其结构和损伤缓解机制的差异令人关注。生产参数的优化将导致在下一代核能技术中使用这种材料，这不会让我感到惊讶。
当然，除了钛和Cr-Al-C体系，还有许多其他的MAX相有待探索。一个最近的研究研究人员介绍了一种新的计算工具，用于评估不同MAX相对高温应用的适用性。欲知详情，请浏览德州农工大学新闻稿，请关注本周五的深度报道结论！(2021年4月23日更新-参见周五的文章在这里)。
这篇2020年的论文发表在美国陶瓷学会期刊m6米乐网官网,是“退火对氦辐照Cr组织和硬度的影响2酒精度薄膜”(DOI: 10.1111 / jace.17469)。
2021年的开放获取论文，发表在科学的进步,是“偏离了纯粹的MAX相概念:耐辐射的纳米结构双相Cr2酒精度”(DOI: 10.1126 / sciadv.abf6771)。