Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Texas A&M πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη αναπτύσσοντας το πρώτο μεταλλικό τζελ στον κόσμο - ένα υλικό κατασκευασμένο από μέταλλα με ιδιότητες τζελ.
Περισσότερα για το πείραμα
Σε αντίθεση με τα καθημερινά τζελ που βρίσκονται σε καλλυντικά ή προϊόντα καθαρισμού, αυτό το τζελ μπορεί να αντέξει σε ακραία θερμότητα και μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι μεγάλες μπαταρίες αποθηκεύουν και παρέχουν ενέργεια. Η έρευνα, με επικεφαλής τον Δρ. Michael J. Demkowicz, καθηγητή στο Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, και τον διδακτορικό φοιτητή Charles Borenstein, ξεκίνησε ως μια διερευνητική μελέτη για τα σύνθετα μετάλλων.
Η ομάδα αρχικά στόχευε να κατανοήσει τη συμπεριφορά του μείγματος μετάλλων όταν εκτίθεται σε υψηλή θερμότητα. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια ενός πειράματος που περιελάμβανε ένα μείγμα χαλκού-τανταλίου, παρατήρησαν κάτι απροσδόκητο.
Όταν θερμάνθηκε, ο χαλκός έλιωσε σε υγρό, ενώ το ταντάλιο παρέμεινε στερεό, σχηματίζοντας ένα μικροσκοπικό ικρίωμα. Αντί να συγκεντρωθεί, ο υγρός χαλκός παγιδεύτηκε μέσα σε αυτό το στερεό πλαίσιο, παράγοντας μια μεταλλική δομή που μοιάζει με τζελ και διατήρησε το σχήμα της. Αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη αποκάλυψε μια νέα κατηγορία υλικών που συνδυάζουν τη ρευστότητα των υγρών με τη σταθερότητα των στερεών.
Από την τύχη στην πρακτική εφαρμογή
Τα παραδοσιακά πηκτώματα αποτελούνται από οργανικά υλικά που συγκρατούν τα υγρά στη θέση τους σε θερμοκρασία δωματίου. Αντίθετα, τα μεταλλικά πηκτώματα απαιτούν θερμοκρασίες κοντά στους 1.000°C για να σχηματιστούν και να παραμείνουν σταθερά, ανάλογα με τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται.
Αυτό τα καθιστά μοναδικά κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, όπως συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ή βιομηχανικές διεργασίες που απαιτούν τόσο ανθεκτικότητα όσο και αγωγιμότητα.
«Τα μεταλλικά πηκτώματα δεν έχουν αναφερθεί ποτέ πριν, πιθανώς επειδή κανείς δεν πίστευε ότι τα υγρά μέταλλα θα μπορούσαν να υποστηριχθούν από έναν εσωτερικό εξαιρετικά λεπτό σκελετό», δήλωσε ο Δρ. Michael J. Demkowicz.
«Αυτό που προκαλεί έκπληξη σε αυτή την περίπτωση είναι ότι όταν το κύριο συστατικό - ο χαλκός - έλιωσε σε υγρό, δεν κατέρρευσε απλώς σε μια λακκούβα. Αυτό θα έκανε ο καθαρός χαλκός», πρόσθεσε.
Ανοίγοντας το δρόμο για μπαταρίες επόμενης γενιάς
Για να καταδείξουν τις πρακτικές δυνατότητες αυτού του υλικού, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια μπαταρία υγρού μετάλλου (LMB) χρησιμοποιώντας το μεταλλικό τζελ ως ηλεκτρόδιο. Τα LMB αποθηκεύουν αποτελεσματικά μεγάλες ποσότητες ενέργειας, αλλά η χρήση τους έχει περιοριστεί σε σταθερά συστήματα επειδή το υγρό στο εσωτερικό της μετατοπίζεται όταν η μπαταρία βρίσκεται σε κίνηση, προκαλώντας ενδεχομένως βραχυκυκλώματα.
Τα μεταλλικά τζελ προσφέρουν μια πιθανή λύση ακινητοποιώντας το υγρό συστατικό χωρίς να θυσιάζεται η απόδοση. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα μεταλλικά τζελ θα μπορούσαν να επιτρέψουν φορητές ή μεταφερόμενες μπαταρίες υγρού μετάλλου κατάλληλες για την τροφοδοσία πλοίων, βιομηχανικών μηχανημάτων ή περιβαλλόντων υψηλής θερμοκρασίας.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για νέες κατηγορίες υβριδικών μεταλλικών υλικών και σταθερά ενεργειακά συστήματα υψηλής χωρητικότητας.
www.worldenergynews.gr
