磨削技術
受藍鳥啟發的材料可以延長電池壽命 |
| 發布時間：2023/12/5 |
| 東部藍知更鳥不僅僅是外表美麗。它的羽毛還具有獨特的結構，可以徹底改變電池和水過濾等可持續應用。 具體來說，鳥翅膀的亮藍色并不是色素沉著的結果。相反，這是由于直徑為數百納米的通道網絡穿過羽毛。 這種網絡結構激發了蘇黎世聯邦理工學院的研究人員在實驗室中復制這種材料。他們現在開發了一種合成材料，其結構設計與藍知更鳥的羽毛相同，有可能提供實際用例，例如延長電池壽命。 研究人員試驗了一種既可以拉伸又可以變形的透明硅橡膠。他們將其放入油性溶液中，并在60℃的烤箱中使其膨脹幾天。然后他們將其冷卻并提取。 研究小組觀察到橡膠的納米結構在整個過程中發生了變化，他們發現了與藍知更鳥羽毛中類似的網絡結構。唯一的本質區別是形成的通道的厚度：合成材料的厚度為800納米，而羽毛的厚度為200納米。 藍鳥羽毛結構和合成材料復制 這一成就是基于聚合物基質和油性溶液相分離的新方法的結果。相分離是我們在日常生活中目睹的常見物理現象。例如，想象一下由油和醋制成的沙拉醬——除非劇烈搖晃，否則這些物質會分離，而當搖晃停止時，這些物質會再次分離。 但也可以通過加熱將這些物質混合，然后通過冷卻將它們再次分離——而這正是科學家們在實驗室所做的。 “我們能夠控制和選擇條件，以便在相分離過程中形成通道。我們已經成功地在兩個階段再次完全融合之前停止了這一過程，”該研究的主要作者Carla Fernández Rico說。 這種方法的一個顯著優點是材料保持可擴展性。“原則上你可以使用任何尺寸的橡膠塑料。然而，你還需要相應大的容器和烤箱，”Rico補充道。 該技術可以通過取代液體電解質在電池中發揮作用，液體電解質促進鋰離子在電極之間的轉移，但通常會與離子發生反應，從而降低電池容量和健康狀況。研究人員開發的具有網絡結構的固體電解質不僅可以解決這個問題，而且可以實現良好的離子傳輸并延長電池壽命。 由于網絡的傳輸特性和大表面積，水過濾器是另一個潛在的應用領域，可以去除污染物，包括細菌和其他有害的水顆粒。 Rico旨在進一步發展她的研究，以實現可持續性，并指出該團隊的工作還遠未結束。 “該產品距離上市還有很長的路要走，”她說。“雖然橡膠材料便宜且容易獲得，但油相卻相當昂貴。這里需要一種更便宜的材料。” 也許DeepMind的深度學習工具可以派上用場。 完整的研究發表在《自然材料》雜志上。 |
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