Разработан первый металлический гель для хранения энергии

Новости МирТесен

Сотрудники Техасского университета A&M впервые в мире разработали металлический гель — материал, демонстрирующий устойчивость к воздействию чрезвычайно высоких температур. Ожидается, что это достижение может быть использовано при создании систем энергетики и двигателей нового поколения. Новый материал, являясь по структуре и свойствам гелем, состоит исключительно из металлов. Он проявляет характеристики твёрдого тела, но содержит внутри жидкий металл, сохраняя при этом целостность при воздействии интенсивного жара.

Изготовление металлического геля предполагает соединение двух металлических порошков и последующий нагрев полученной смеси до температуры плавления одного из металлов, в то время как другой остаётся в твёрдом виде. Именно твёрдый металл образует ультратонкую структуру, которая удерживает расплавленный металл внутри. По словам руководителя исследования, доктора Майкла Дж. Демковича, ранее существование подобных гелей не было зафиксировано, поскольку не предполагалось, что жидкие металлы можно удерживать с помощью внутренней структуры. Формирование таких гелей возможно лишь при экстремально высоких температурах, обычно около 1000 градусов Цельсия.

Новое вещество может решить принципиальную проблему жидкометаллических батарей, использующих расплавленные слои вместо твёрдых электродов. Эти батареи обладают высокой долговечностью, однако их жидкие компоненты, перемещаясь, способны вызывать короткое замыкание. Металлический гель, удерживая жидкий металл, позволит применять такие батареи в подвижных системах, например, на судах или в тяжёлом машиностроении. Чтобы убедиться в работоспособности этой идеи, учёные изготовили опытный образец батареи с электродами из металлического геля, созданного на основе железа, висмута и кальция, который продемонстрировал способность генерировать электричество.

Неожиданное открытие металлического геля стало следствием изучения поведения металлических композитов под воздействием высокой температуры, проявленным в любопытстве исследователей. Последующие эксперименты и структурное сканирование выявили, что твёрдый металл формирует каркас, в котором находится жидкость. Возможности использования этого материала шире, чем просто батареи; аналогичная гелевая структура может применяться для фиксации расплавленных солевых электролитов. В дальнейшем это может способствовать разработке систем питания для гиперзвуковых летательных аппаратов, функционирующих при экстремальных температурах.