磨削技術(shù)
受藍鳥啟發(fā)的材料可以延長電池壽命 |
| 發(fā)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(jié)構(gòu)，可以徹底改變電池和水過濾等可持續(xù)應(yīng)用。 具體來說，鳥翅膀的亮藍色并不是色素沉著的結(jié)果。相反，這是由于直徑為數(shù)百納米的通道網(wǎng)絡(luò)穿過羽毛。 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)激發(fā)了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員在實驗室中復(fù)制這種材料。他們現(xiàn)在開發(fā)了一種合成材料，其結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)在整個過程中發(fā)生了變化，他們發(fā)現(xiàn)了與藍知更鳥羽毛中類似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。唯一的本質(zhì)區(qū)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(jié)構(gòu)和合成材料復(fù)制 這一成就是基于聚合物基質(zhì)和油性溶液相分離的新方法的結(jié)果。相分離是我們在日常生活中目睹的常見物理現(xiàn)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(zhì)會分離，而當搖晃停止時，這些物質(zhì)會再次分離。 但也可以通過加熱將這些物質(zhì)混合，然后通過冷卻將它們再次分離——而這正是科學(xué)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(jīng)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(yōu)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(yīng)大的容器和烤箱，”Rico補充道。 該技術(shù)可以通過取代液體電解質(zhì)在電池中發(fā)揮作用，液體電解質(zhì)促進鋰離子在電極之間的轉(zhuǎn)移，但通常會與離子發(fā)生反應(yīng)，從而降低電池容量和健康狀況。研究人員開發(fā)的具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)不僅可以解決這個問題，而且可以實現(xiàn)良好的離子傳輸并延長電池壽命。 由于網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性和大表面積，水過濾器是另一個潛在的應(yīng)用領(lǐng)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(fā)展她的研究，以實現(xiàn)可持續(xù)性，并指出該團隊的工作還遠未結(jié)束。 “該產(chǎn)品距離上市還有很長的路要走，”她說?！半m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(xué)習(xí)工具可以派上用場。 完整的研究發(fā)表在《自然材料》雜志上。 |
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