مواد الهام گرفته از Bluebird می تواند عمر باتری را افزایش دهد

پرنده آبی شرقی به سادگی زیبا نیست. پرهای آن همچنین دارای ساختار منحصر به فردی است که می تواند کاربردهای پایداری مانند باتری ها و فیلتراسیون آب را متحول کند.

به طور خاص، آبی درخشان بال های پرنده نتیجه رنگدانه رنگ نیست. در عوض، این به دلیل شبکه ای از کانال ها با قطر چند صد نانومتر است که از پرها عبور می کند.

این ساختار شبکه، الهام بخش محققان ETH زوریخ شد تا این مواد را در آزمایشگاه تکرار کنند. آنها اکنون یک ماده مصنوعی ساخته اند که همان طراحی ساختاری پرهای پرندگان آبی را نشان می دهد – با پتانسیل ارائه موارد استفاده عملی، مانند بهبود یافته باتری زندگی

محققان با یک لاستیک سیلیکونی شفاف آزمایش کردند که می تواند هم کشیده و هم تغییر شکل دهد. آنها آن را در یک محلول روغنی قرار دادند و آن را به مدت چند روز در کوره ای که در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد گرم شده بود، گذاشتند تا متورم شود. سپس آن را سرد کرده و استخراج کردند.

این تیم مشاهده کردند که نانوساختار لاستیک در طول این روش تغییر کرده است و آنها ساختارهای شبکه ای مشابه با پرهای پرندگان آبی را شناسایی کردند. تنها تفاوت اساسی ضخامت کانال های تشکیل شده بود: ماده مصنوعی ۸۰۰ نانومتر در کنار ۲۰۰ نانومتر پر بود.

این دستاورد نتیجه روش جدید مبتنی بر جداسازی فاز یک ماتریس پلیمری و یک محلول روغنی بود. جداسازی فاز یک پدیده رایج فیزیک است که همه ما در زندگی روزمره خود شاهد آن بوده ایم. به عنوان مثال، سس سالاد ساخته شده از روغن و سرکه را در نظر بگیرید – این مواد جدا می شوند، مگر اینکه به شدت تکان داده شوند و وقتی تکان دادن متوقف شد، دوباره جدا می شوند.

اما همچنین می‌توان مواد را با گرم کردن مخلوط کرد و دوباره آنها را با خنک کردن جدا کرد – و این دقیقاً همان کاری است که دانشمندان در آزمایشگاه انجام دادند.

کارلا فرناندز ریکو، نویسنده ارشد این مقاله گفت: “ما می توانیم شرایط را به گونه ای کنترل و انتخاب کنیم که کانال ها در حین جداسازی فاز تشکیل شوند. ما موفق شده ایم این روش را قبل از ادغام مجدد دو فاز با یکدیگر متوقف کنیم.” مطالعه.

مزیت قابل توجه این روش این است که مواد مقیاس پذیر باقی می مانند. ریکو افزود: “در اصل شما می توانید از یک تکه پلاستیک لاستیکی با هر اندازه ای استفاده کنید. با این حال، پس از آن به ظروف و اجاق های بزرگ نیز نیاز دارید.”

این فناوری می‌تواند با جایگزینی الکترولیت‌های مایع در باتری‌ها مفید باشد، که انتقال یون‌های لیتیوم بین الکترودها را تسهیل می‌کند، اما اغلب با یون‌ها واکنش نشان می‌دهد و به این ترتیب، ظرفیت و سلامت باتری را کاهش می‌دهد. الکترولیت‌های جامد با ساختار شبکه‌ای مانند آنچه محققان توسعه داده‌اند نه تنها مشکل را برطرف می‌کنند، بلکه انتقال یون خوبی را امکان‌پذیر می‌کنند و عمر باتری را افزایش می‌دهند.

فیلترهای آب یکی دیگر از زمینه های کاربردی بالقوه به لطف ویژگی های انتقال شبکه و مساحت سطح بزرگ است که می تواند آلاینده ها از جمله باکتری ها و سایر ذرات مضر آب را حذف کند.

ریکو قصد دارد تحقیقات خود را بیشتر توسعه دهد پایداری و خاطرنشان می کند که کار تیم هنوز به پایان نرسیده است.

او گفت: “این محصول هنوز تا آماده شدن به بازار فاصله زیادی دارد.” “در حالی که مواد لاستیکی ارزان است و به راحتی به دست می آیند، فاز روغنی بسیار گران است. یک جفت مواد ارزانتر در اینجا مورد نیاز است.” شاید DeepMind ابزار یادگیری عمیق می تواند در خدمت باشد

مطالعه کامل در مجله منتشر شده است مواد طبیعت.