這一發(fā)現(xiàn)使得適用于工業(yè)機(jī)械供電的便攜式或可運(yùn)輸液態(tài)金屬電池成為可能。

美國(guó)得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員取得了一項(xiàng)突破性進(jìn)展，成功研發(fā)出全球首款金屬凝膠，這是一種由多種金屬制成的具有凝膠特性的材料。

與日?；瘖y品或清潔產(chǎn)品中的凝膠不同，這種凝膠能夠承受極端高溫，并可能改變大型電池存儲(chǔ)和輸送電力的方式。

這項(xiàng)研究由材料科學(xué)與工程系教授邁克爾·德姆科維奇博士和博士生查爾斯·博倫斯坦?fàn)款^，最初是一項(xiàng)關(guān)于金屬?gòu)?fù)合材料的探索性研究。

更多實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

該團(tuán)隊(duì)最初旨在了解金屬混合物在高溫下的行為。然而，在一次涉及銅鉭混合物的實(shí)驗(yàn)中，他們觀察到了意想不到的現(xiàn)象。

加熱時(shí)，銅熔化成液體，而鉭保持固態(tài)，形成微觀支架。液態(tài)銅并未匯聚成池，而是被束縛在這種固態(tài)框架內(nèi)，從而產(chǎn)生了一種能夠保持形狀的凝膠狀金屬結(jié)構(gòu)。

這一意外發(fā)現(xiàn)揭示了一類(lèi)新型材料，它結(jié)合了液體的流動(dòng)性和固體的穩(wěn)定性。

從偶然發(fā)現(xiàn)到實(shí)際應(yīng)用

傳統(tǒng)凝膠由有機(jī)材料構(gòu)成，在室溫下能將液體固定住。相比之下，金屬凝膠需要接近1000攝氏度（1832華氏度）的高溫才能形成并保持穩(wěn)定，具體溫度取決于所使用的金屬。

這使得它們特別適合高溫應(yīng)用，例如需要兼具耐久性和導(dǎo)電性的儲(chǔ)能系統(tǒng)或工業(yè)流程。

邁克爾·德姆科維奇博士表示："此前從未有金屬凝膠的報(bào)道，可能是因?yàn)闆](méi)有人想到液態(tài)金屬能夠被內(nèi)部超細(xì)骨架支撐。"

他補(bǔ)充道："在這種情況下令人驚訝的是，當(dāng)主要成分 —— 銅 —— 熔化成液體時(shí)，它并沒(méi)有僅僅坍塌成一灘。如果是純銅，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。"

為了展示這種材料的實(shí)際潛力，研究人員使用金屬凝膠作為電極構(gòu)建了一個(gè)液態(tài)金屬電池。

液態(tài)金屬電池能夠高效儲(chǔ)存大量能量，但由于電池內(nèi)部液體在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生位移，可能導(dǎo)致短路，其應(yīng)用此前一直局限于固定系統(tǒng)。

金屬凝膠通過(guò)固定液體成分而不犧牲性能，提供了一種潛在的解決方案。

為下一代電池鋪平道路

在實(shí)驗(yàn)室原型中，一個(gè)電極由液態(tài)鈣和固態(tài)鐵組合制成，而另一個(gè)電極則包含液態(tài)鉍和鐵。這些電極浸入熔鹽中后，成功產(chǎn)生了電力，同時(shí)保持了其結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。

研究結(jié)果表明，金屬凝膠使得便攜式或可運(yùn)輸液態(tài)金屬電池成為可能，適用于船舶、工業(yè)機(jī)械或高溫環(huán)境供電。

通過(guò)高分辨率微計(jì)算機(jī)斷層掃描，研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)鉭形成了剛性?xún)?nèi)部框架，將液態(tài)銅束縛在微觀空腔內(nèi)。

雖然銅和鉭并非商業(yè)電池的理想材料，但它們截然不同的特性使其非常適用于理解材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

研究人員稱(chēng)，這項(xiàng)創(chuàng)新可能為新型混合金屬材料和穩(wěn)定的高容量能源系統(tǒng)開(kāi)辟道路。

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