Микроструктуры, похожие на перья синей птицы, станут новым материалом для батарей
Синяя птица — это вид птиц, обитающий в восточной части Северной Америки, известный своим ярко-синим оперением на голове и спине. Что делает эту птицу такой особенной, так это то, что ее знаменитый синий оттенок является результатом не пигментов, а уникальной структуры перьев животного.
Теперь исследователям из Лаборатории мягких и живых материалов ETH Zurich под руководством бывшего профессора ETH Эрика Дюфрена удалось воспроизвести этот материал в лаборатории для использования в таких приложениях, как батареи и фильтры для воды. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
Эксперименты с резиной
Исследователи начали свои эксперименты с использования полупрозрачного силиконового каучука, который можно растягивать и деформировать, и замачивания его в масляном растворе, который позволял ему менять размер в течение нескольких дней в духовке при температуре 60 градусов по Цельсию. Как только материал остыл, они использовали микроскоп, чтобы сравнить его наноструктуру со структурой перьев синей птицы.
Они обнаружили аналогичные сетевые модели, которые могут не только создавать синий оттенок, но и активировать множество других интересных свойств для собственного промышленного использования. Отчасти это связано со сложным процессом разработки материала.
«Мы можем контролировать и выбирать условия, при которых каналы образуются во время разделения фаз. Нам удалось остановить процедуру до того, как две фазы снова полностью сольются друг с другом», — сказала ведущий автор Карла Фернандес Рико.
Простота нового материала в сочетании с его уникальными характеристиками привлекла внимание и интерес сообщества физиков, которые теперь пытаются объяснить и смоделировать поведение продукта, состоящего всего из двух элементов, свойства которых он приобретает. физический, но который ведет себя совершенно по-другому.
«С нами связались несколько теоретических групп, которые предлагают использовать физические модели, чтобы понять ключевые физические принципы этого нового процесса и предсказать его результат», — сказал Фернандес Рико.
Аккумуляторы и фильтры для воды
Основное внимание исследователей уделяется батареям и фильтрам для воды. В первом случае материал можно было бы использовать для замены жидких электролитов твердыми электролитами, воспользовавшись сетевой структурой взаимосвязанных каналов, созданной благодаря этому изобретению. Во втором случае материал можно использовать для улучшения и оптимизации удаления загрязнений, таких как бактерии или другие частицы, из воды.
«Однако продукт еще далек от готовности к выходу на рынок», — сказал Фернандес Рико. «Хотя каучуковый материал дешев и его легко получить, масляная фаза довольно дорогая. В этом случае потребуется пара менее дорогих материалов».
Сейчас исследователи рассматривают возможность работы с природными полимерами, такими как целлюлоза или хитин, которые более экологичны, поскольку не зависят от нефти, а также намного дешевле. Хотя эти материалы еще не функциональны, ученые надеются найти способы повысить их эффективность и адаптируемость, чтобы сделать новый процесс более масштабируемым.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикаций новых статей «Экономические сценарии».
Статья «Микроструктуры, похожие на перья синей птицы, сформируют новый материал для батарей» взята из «Экономических сценариев» .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/microstrutture-simili-alle-piume-di-bluebird-costituiranno-un-nuovo-materiale-per-le-batterie/ в Sat, 02 Dec 2023 13:21:24 +0000.