Pozrite si
Objavy sľubujúce dlhšiu životnosť a lepšie parametre batérií sa objavujú s takou pravidelnosťou a frekvenciou, že sa dostávajú pod prah citlivosti čitateľov. Dôvodom je, že sa nové poznatky do praxe dostávajú len pomaly, alebo vôbec nie.
Ale jeden z najnovších objavov je zaujímavý tým, že ho inšpirujú jedny z najbežnejších štruktúr v prírode – listy rastlín, resp. siete ich ciev a schránky hmyzu.
Vedci vytvorili porézny materiál, ktorý napodobňuje optimalizované prúdenie živín v rastlinných listoch. Podľa medzinárodného tímu vedcov môže prirodzená štruktúra stavby listov zlepšiť výkon viacerých typov komponentov – od dobíjacích batérií, až po vysoko výkonné senzory.
(A) fotografický obraz listových žiliek, (B) SEM listových žiliek. (C) fotografický obraz prieduchov hmyzu, (D) SEM prieduchov hmyzu, hierarchické porézne sieťové modely žiliek (E) a prieduchov hmyzu (F).
Elektródy lítiových batérii s novou štruktúrou by nielen zlepšili procesy nabíjania a vybíjania, ktoré majú vplyv na životnosť batérie, ale znížila by sa aj záťaž samotných elektród. Batérie by dokázali uložiť viac náboja (mohli by mať až 25-krát väčšiu kapacitu ako dnes), nabili by sa rýchlejšie a mali by aj dlhšiu životnosť.
Rovnaký materiál by mohol byť použitý pre vysoko výkonné snímače plynu alebo pre fotokatalýzu rozkladu organických látok znečisťujúcich vodu.
Pri návrhu nového materiálu inšpirovaného prírodou medzinárodný tím vedcov z Číny, Veľkej Británie, Spojených štátov a Belgicka napodobnil pravidlo nazvané Murrayov zákon, ktorý pomáha živým organizmom (rastlinám aj živočíchom) prežiť a rásť.
Podľa tohto zákona je celá sieť pórov existujúca na rôznych úrovniach v takých biologických systémoch prepojená spôsobom, ktorý uľahčuje prenos tekutín a minimalizuje rezistenciu v celej sieti. Platí to pre listy, aj pre schránky hmyzu.
Tím vedený profesorom Bao-Lian Su.om vytvoril syntetický trojvrstvový „Murray materiál“ a o výskume informoval v magazíne Nature Communications.
Používa oxid zinočnatý (ZnO) vo forme nanočastíc, ktoré tvoria hlavný stavebný kameň ich Murray materiálu. Nanočastice obsahujúce malé póry v nich tvoria najnižšiu úroveň poréznej siete. Metódou odparovania častíc ZnO vrstvu po vrstve vedci vytvorili druhý stupeň poréznych sietí.
V priebehu odparovania častice tiež tvorili väčšie póry v dôsledku vyparovania rozpúšťadla, čo predstavuje najvyššiu, tretiu úroveň pórov. Tím úspešne vyrobil tieto porézne štruktúry s presným priemerom potrebným pre dodržanie Murrayovho zákona. To umožňuje efektívny prenos materiálu cez viacúrovňovú sieť pórov.
Oxid zinočnatý síce nepatrí k exotickým materiálom, ale výroba nanočastíc z neho nie je pravdepodobne zrelá na hromadnú výrobu.
Nová technológia je prísľubom zlepšení vo viacerých technologických oblastiach. Kým si však užijeme s takto zdokonalenými batériami, alebo detektormi plynov, nejaký čas ešte uplynie.
Zdroj