Исследователи из Техасского университета A&M создали первый в мире металлический гель.
Этот необычный гель выдерживает экстремальные температуры и может изменить технологии хранения энергии. Изначально команда ученых под руководством профессора кафедры материаловедения и инженерии Майкла Демковица и профессора Чарльза Боренштейна стремилась понять поведение смеси металлов под воздействием экстремально высоких температур.
В рамках одного из экспериментов со смесью меди и тантала ученые обнаружили кое-что необычное. Во время нагрева медь стала жидкой, однако тантал остался твердым, создав крошечный каркас. Жидкая медь оказалась заблокированной в этом каркасе, образовав гелеобразную структуру, которая сохраняла собственную форму.
Обычно гели состоят из органических материалов, удерживающих жидкость в условиях комнатной температуры. В отличие от них, для образования стабильного металлического геля необходима температура около 1 тыс.°С, в зависимости от используемых металлов. Такие гели идеальны для систем накопления энергии или в промышленных процессах, требующих долговечности и хорошей проводимости.
«Раньше о металлических гелях не сообщалось, видимо, потому, что никто не думал, что жидкие металлы могут поддерживаться внутренним сверхтонким каркасом. В этом случае удивительно то, что когда основной компонент — медь — расплавился, она не просто растеклась в лужу. Именно так и произошло бы с чистой медью», — отмечает Майкл Демковиц.
Для демонстрации практического потенциала ученые создали жидкометаллическую батарею, используя гель в качестве электрода. Такой тип аккумуляторов эффективно сохраняет энергию, однако их использование ограничено, поскольку жидкость внутри перемещается во время движения и может привести к к короткому замыканию.
В лабораторном прототипе один электрод изготовили из смеси жидкого кальция с твердым железом, а второй — из жидкого висмута и твердого железа. После погружения в расплавленную соль электроды генерировали электричество, сохраняя собственную структуру и стабильность.
По результатам исследования разработчики продемонстрировали, что металлические гели открывают путь к созданию портативных аккумуляторов на основе жидких металлов. Используя микрокомпьютерную томографию с высоким разрешением, группа подтвердила, что тантал образует жесткий внутренний каркас, который удерживает жидкую медь в микроскопических полостях.
Хотя тантал и медь не являются идеальными материалами для коммерческого использования в аккумуляторах, различные свойства делают их идеальными для изучения потенциала внутренней структуры металлического геля.
Источники: Техасский университет A&M; Interesting Engineering
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: