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    磨削技術(shù)

    受藍鳥(niǎo)啟發(fā)的材料可以延長(cháng)電池壽命

    發(fā)布時(shí)間:2023/12/5
      東部藍知更鳥(niǎo)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(guò)濾等可持續應用。
       
      具體來(lái)說(shuō),鳥(niǎo)翅膀的亮藍色并不是色素沉著(zhù)的結果。相反,這是由于直徑為數百納米的通道網(wǎng)絡(luò )穿過(guò)羽毛。
      這種網(wǎng)絡(luò )結構激發(fā)了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員在實(shí)驗室中復制這種材料。他們現在開(kāi)發(fā)了一種合成材料,其結構設計與藍知更鳥(niǎo)的羽毛相同,有可能提供實(shí)際用例,例如延長(cháng)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(guān)察到橡膠的納米結構在整個(gè)過(guò)程中發(fā)生了變化,他們發(fā)現了與藍知更鳥(niǎo)羽毛中類(lèi)似的網(wǎng)絡(luò )結構。唯一的本質(zhì)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(niǎo)羽毛結構和合成材料復制
      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果。相分離是我們在日常生活中目睹的常見(jiàn)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(zhì)會(huì )分離,而當搖晃停止時(shí),這些物質(zhì)會(huì )再次分離。
      但也可以通過(guò)加熱將這些物質(zhì)混合,然后通過(guò)冷卻將它們再次分離——而這正是科學(xué)家們在實(shí)驗室所做的。
      “我們能夠控制和選擇條件,以便在相分離過(guò)程中形成通道。我們已經(jīng)成功地在兩個(gè)階段再次完全融合之前停止了這一過(guò)程,”該研究的主要作者Carla Fernández Rico說(shuō)。
      這種方法的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是材料保持可擴展性?!?#21407;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(shù)可以通過(guò)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(jìn)鋰離子在電極之間的轉移,但通常會(huì )與離子發(fā)生反應,從而降低電池容量和健康狀況。研究人員開(kāi)發(fā)的具有網(wǎng)絡(luò )結構的固體電解質(zhì)不僅可以解決這個(gè)問(wèn)題,而且可以實(shí)現良好的離子傳輸并延長(cháng)電池壽命。
      由于網(wǎng)絡(luò )的傳輸特性和大表面積,水過(guò)濾器是另一個(gè)潛在的應用領(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(jìn)一步發(fā)展她的研究,以實(shí)現可持續性,并指出該團隊的工作還遠未結束。
      “該產(chǎn)品距離上市還有很長(cháng)的路要走,”她說(shuō)?!?#38614;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)習工具可以派上用場(chǎng)。
      完整的研究發(fā)表在《自然材料》雜志上。
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