Η εξωτική κατάσταση της ύλης - μια «τυχαία στερεά λύση» - επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο τα ιόντα κινούνται μέσω υλικού μπαταρίας
Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει ανακαλύψει μια νέα κατάσταση ύλης που θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη μπαταριών. Η νέα κατάσταση, που ονομάζεται τυχαία στερεά διάλυμα, είναι ένα μείγμα δύο ή περισσοτέρων υλικών που δεν βρίσκονται κανονικά σε μια στερεά κατάσταση.
Σε ένα τυχαίο στερεό διάλυμα, τα άτομα ή τα μόρια των διαφόρων υλικών είναι διατεταγμένα με τυχαίο τρόπο και όχι με κανονικό μοτίβο. Αυτή η διαταραχή δίνει στο υλικό μερικές μοναδικές ιδιότητες, όπως η ικανότητα να διεξάγουν ιόντα πιο εύκολα από ένα παραδοσιακό στερεό.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τυχαίες στερεές λύσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη νέων υλικών μπαταριών που είναι πιο αποτελεσματικά και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Οι μπαταρίες που βασίζονται σε τυχαία στερεά διαλύματα θα μπορούσαν επίσης να είναι πιο ανθεκτικές σε ζημιές, καθιστώντας τις ιδανικές για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα και σε άλλες εφαρμογές όπου οι μπαταρίες υποβάλλονται σε σκληρές συνθήκες.
Η ανακάλυψη τυχαίων στερεών λύσεων είναι μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της επιστήμης των υλικών. Αυτή η νέα κατάσταση της ύλης θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός ευρέος φάσματος νέων υλικών με μοναδικές ιδιότητες, όχι μόνο για τις μπαταρίες, αλλά και για άλλες εφαρμογές όπως τα ηλιακά κύτταρα, τα κύτταρα καυσίμου και οι καταλύτες.
Πώς επηρεάζει μια τυχαία στερεά λύση πώς κινούνται τα ιόντα μέσω υλικού μπαταρίας;
Σε ένα παραδοσιακό στερεό, τα άτομα ή τα μόρια είναι διατεταγμένα σε κανονικό μοτίβο. Αυτή η τακτική ρύθμιση δημιουργεί ένα εμπόδιο στην κίνηση των ιόντων, τα οποία φορτίζονται άτομα ή μόρια. Τα ιόντα πρέπει να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο για να μετακινηθούν μέσω του υλικού.
Σε ένα τυχαίο στερεό διάλυμα, τα άτομα ή τα μόρια είναι διατεταγμένα με τυχαίο τρόπο. Αυτή η διαταραχή διαταράσσει το κανονικό πρότυπο του υλικού, διευκολύνοντας τα ιόντα να περάσουν. Τα ιόντα μπορούν να κινούνται πιο ελεύθερα σε μια τυχαία στερεά διάλυμα, η οποία επιτρέπει στο υλικό να διεξάγει ιόντα πιο εύκολα.
Η αυξημένη κινητικότητα των ιόντων σε ένα τυχαίο στερεό διάλυμα μπορεί να βελτιώσει την απόδοση των μπαταριών. Οι μπαταρίες που βασίζονται σε τυχαία στερεά διαλύματα μπορούν να έχουν υψηλότερη πυκνότητα ισχύος και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τις μπαταρίες που βασίζονται σε παραδοσιακά στερεά υλικά.
Πιθανές εφαρμογές τυχαίων στερεών λύσεων
Η ανακάλυψη τυχαίων στερεών λύσεων θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη ενός ευρέος φάσματος τεχνολογιών, όπως:
* Μπαταρίες
* Ηλιακά κύτταρα
* Κύτταρα καυσίμου
* Καταλύτες
* Αισθητήρες
* Οπτοηλεκτρονικές συσκευές
Τα τυχαία στερεά λύσεις θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νέων υλικών με μοναδικές ιδιότητες, όπως:
* Υψηλή θερμική αγωγιμότητα
* Χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα
* Υψηλή δύναμη
* Ελαφρύ
* Αντίσταση διάβρωσης
Οι πιθανές εφαρμογές τυχαίων στερεών λύσεων είναι ατελείωτες. Αυτή η νέα κατάσταση της ύλης θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζουμε και κατασκευάζουμε υλικά για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.
