磨削技术
受蓝鸟启发的材料可以延长电池寿命 |
| 发布时间：2023/12/5 |
东部蓝知更鸟不仅仅是外表美丽。它的羽毛还具有独特的结构，可以彻底改变电池和水过滤等可持续应用。 具体来说，鸟翅膀的亮蓝色并不是色素沉着的结果。相反，这是由于直径为数百纳米的通道网络穿过羽毛。 这种网络结构激发了苏黎世联邦理工学院的研究人员在实验室中复制这种材料。他们现在开发了一种合成材料，其结构设计与蓝知更鸟的羽毛相同，有可能提供实际用例，例如延长电池寿命。 研究人员试验了一种既可以拉伸又可以变形的透明硅橡胶。他们将其放入油性溶液中，并在60℃的烤箱中使其膨胀几天。然后他们将其冷却并提取。 研究小组观察到橡胶的纳米结构在整个过程中发生了变化，他们发现了与蓝知更鸟羽毛中类似的网络结构。唯一的本质区别是形成的通道的厚度：合成材料的厚度为800纳米，而羽毛的厚度为200纳米。 蓝鸟羽毛结构和合成材料复制 这一成就是基于聚合物基质和油性溶液相分离的新方法的结果。相分离是我们在日常生活中目睹的常见物理现象。例如，想象一下由油和醋制成的沙拉酱——除非剧烈摇晃，否则这些物质会分离，而当摇晃停止时，这些物质会再次分离。 但也可以通过加热将这些物质混合，然后通过冷却将它们再次分离——而这正是科学家们在实验室所做的。 “我们能够控制和选择条件，以便在相分离过程中形成通道。我们已经成功地在两个阶段再次完全融合之前停止了这一过程，”该研究的主要作者Carla Fernández Rico说。 这种方法的一个显着优点是材料保持可扩展性。“原则上你可以使用任何尺寸的橡胶塑料。然而，你还需要相应大的容器和烤箱，”Rico补充道。 该技术可以通过取代液体电解质在电池中发挥作用，液体电解质促进锂离子在电极之间的转移，但通常会与离子发生反应，从而降低电池容量和健康状况。研究人员开发的具有网络结构的固体电解质不仅可以解决这个问题，而且可以实现良好的离子传输并延长电池寿命。 由于网络的传输特性和大表面积，水过滤器是另一个潜在的应用领域，可以去除污染物，包括细菌和其他有害的水颗粒。 Rico旨在进一步发展她的研究，以实现可持续性，并指出该团队的工作还远未结束。 “该产品距离上市还有很长的路要走，”她说。“虽然橡胶材料便宜且容易获得，但油相却相当昂贵。这里需要一种更便宜的材料。” 也许DeepMind的深度学习工具可以派上用场。 完整的研究发表在《自然材料》杂志上。 |
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