Група науковців з Техаського університету A&M вперше у світі створила унікальний металевий гель, який обіцяє значно покращити технології зберігання енергії та роботу акумуляторів. Відкриття може вплинути на розвиток електроніки, енергетики й промислових процесів, де важливі довговічність і висока провідність матеріалів.
Про це розповідає ProIT
Як вчені отримали металевий гель
Дослідження під керівництвом професорів Майкла Демковіца та Чарльза Боренштейна розпочалося з вивчення поведінки суміші металів під впливом дуже високих температур. В одному з експериментів команда нагріла суміш міді й танталу. Результат здивував: мідь розплавилася, а тантал залишився твердим, утворивши тонку каркасну структуру. Саме в цьому каркасі рідка мідь була «захоплена», створивши стійку гелеподібну масу, яка зберігала власну форму навіть при екстремальних температурах.
На відміну від традиційних гелів, які формуються з органічних матеріалів і утримують рідину при кімнатній температурі, металевий гель потребує нагріву до близько 1000°C. Завдяки цим властивостям, розроблений матеріал може знайти застосування у пристроях для накопичення енергії та промислових установках, де потрібна стабільна робота за високих температур.
“Раніше про металеві гелі не повідомлялося, мабуть, тому, що ніхто не думав, що рідкі метали можуть підтримуватися внутрішнім надтонким каркасом. У цьому випадку дивно те, що коли основний компонент — мідь — розплавився, вона не просто розтеклася в калюжу. Саме так і сталося б із чистою міддю”, — зазначає Майкл Демковіц.
Експериментальний гель у роботі батареї
Для демонстрації практичної користі нового матеріалу команда розробила прототип рідкометалевої батареї, у якій металевий гель виступає електродом. Така конструкція дозволяє ефективно зберігати енергію, проте традиційні рідкометалеві акумулятори мають недолік: під час руху пристрою рідина в електродах може переміщуватися, що іноді призводить до коротких замикань.
У лабораторному зразку один електрод складався з рідкого кальцію та твердого заліза, а другий — з рідкого вісмуту й твердого заліза. Після занурення у розплавлену сіль електроди генерували електричний струм, залишаючись стабільними та зберігаючи свою структуру.
Вчені підкреслюють, що хоча мідь і тантал не є оптимальними для серійного виробництва акумуляторів, їх комбінація ідеально підходить для дослідження будови й можливостей металевого гелю. За допомогою мікрокомп’ютерної томографії було підтверджено, що тантал формує жорсткий каркас, який утримує рідку мідь у мікропорожнинах.
Це відкриття дозволяє розробляти портативні батареї з рідкометалевими електродами, що можуть стати основою нових технологій у галузі енергозберігання й електроніки.
Незважаючи на те, що розроблені матеріали ще не готові до масового застосування у промисловості, відкриття відкриває нові перспективи для створення ефективних і безпечних систем зберігання енергії у майбутньому.
