Дослідники з Техаського університету A&M створили перший у світі металевий гель.

Цей незвичайний гель витримує екстремальні температури та може змінити технології зберігання енергії. Початково команда науковців під керівництвом професора кафедри матеріалознавства та інженерії Майкла Демковіца та професора Чарльза Боренштейна прагнула зрозуміти поведінку суміші металів під впливом екстремально високих температур.

У рамках одного з експериментів з сумішшю міді та танталу вчені виявили дещо незвичне. Під час нагріву мідь стала рідкою, однак тантал залишився твердим, створивши крихітний каркас. Рідка мідь виявилась заблокованою у цьому каркасі, утворивши гелеподібну структуру, що зберігала власну форму.

Зазвичай гелі складаються з органічних матеріалів, які утримують рідину за умов кімнатної температури. На відміну від них, для утворення стабільного металевого гелю необхідна температура близько 1 тис.°С, залежно від металів, які використовуються. Такі гелі ідеальні для систем накопичення енергії або у промислових процесах, що потребують довговічності та гарної провідності.

"Раніше про металеві гелі не повідомлялося, мабуть, тому, що ніхто не думав, що рідкі метали можуть підтримуватися внутрішнім надтонким каркасом. У цьому випадку дивно те, що коли основний компонент - мідь - розплавився, вона не просто розтеклася в калюжу. Саме так і сталося б із чистою міддю", - зазначає Майкл Демковіц.

Для демонстрації практичного потенціалу вчені створили рідкометалеву батарею, використовуючи гель як електрод. Такий тип акумуляторів ефективно зберігає енергію, однак їхнє використання обмежене, оскільки рідина всередині переміщується під час руху і може призвести до короткого замикання.

У лабораторному прототипі один електрод виготовили з суміші рідкого кальцію з твердим залізом, а другий - з рідкого вісмуту та твердого заліза. Після занурення у розплавлену сіль електроди генерували електрику, зберігаючи власну структуру та стабільність.

За результатами дослідження розробники продемонстрували, що металеві гелі відкривають шлях до створення портативних акумуляторів на основі рідких металів. Використовуючи високороздільну мікрокомп'ютерну томографію, група підтвердила, що тантал утворює жорсткий внутрішній каркас, який утримує рідку мідь у мікроскопічних порожнинах.

Хоча тантал та мідь не є ідеальними матеріалами для комерційного використання в акумуляторах, різні властивості роблять їх ідеальними для вивчення потенціалу внутрішньої структури металевого гелю.