欧美白嫩嫩hd4kav,欧美黄色性生活,少妇坐莲好爽91

當(dāng)前位置 > 首頁 > 新材料 > 行業(yè)動態(tài) > 正文內(nèi)容

擠壓時會膨脹，受熱時會收縮：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)看似違反物理法則的亞穩(wěn)態(tài)材料

文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2025-04-21 14:12:20

什么東西在被擠壓時會膨脹，在受熱時會收縮，并且既能改變科學(xué)家對材料的基本認(rèn)識，又能使舊電動汽車電池恢復(fù)到像新電池一樣的性能？這并非謎題，而是由芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院（UChicago PME）的電池研究人員與加州大學(xué)圣地亞哥分校的訪問科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)的一類非凡的新型材料。通過持續(xù)的研究合作，該團隊發(fā)現(xiàn)了在亞穩(wěn)態(tài)、氧-氧化還原活性狀態(tài)下表現(xiàn)出負(fù)熱膨脹特性的材料。

簡而言之，這些研究人員開發(fā)的材料似乎違背了基于熱力學(xué)的傳統(tǒng)預(yù)期。通常，穩(wěn)定的材料對熱、壓力或電流的反應(yīng)是可預(yù)測的。然而，在新發(fā)現(xiàn)的亞穩(wěn)態(tài)中，這些反應(yīng)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，其行為與傳統(tǒng)規(guī)范完全相反。

“加熱這些材料時，體積不會發(fā)生變化。加熱后，材料會收縮而不是膨脹，”芝加哥大學(xué)分子工程專業(yè)工程碩士（PME）、新成立的氣候與可持續(xù)增長研究所能源技術(shù)計劃主任Shirley Meng說道。“我們認(rèn)為我們可以通過氧化還原化學(xué)來調(diào)整這些材料的性質(zhì)。這可能會帶來非常激動人心的應(yīng)用。”

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。

“我們的目標(biāo)之一是將這些材料從研究成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)成果，從而開發(fā)出具有更高比能量的新型電池，”論文共同第一作者、來自加州大學(xué)圣地亞哥分校、寧波材料技術(shù)與工程研究所（NIMTE）的訪問學(xué)者鮑秋說道。

這項發(fā)現(xiàn)不僅催生了眾多新技術(shù)，更代表了純科學(xué)領(lǐng)域的進步。對孟宏偉而言，這更令人興奮。

“這改變了我們對基礎(chǔ)科學(xué)的理解，”孟教授說。“我們的工作一直以芝加哥大學(xué)的模式為指導(dǎo)，這種模式提倡為了探究和知識本身而探究。”

通過精細(xì)調(diào)整這些材料對熱和其他形式能量的反應(yīng)方式，研究人員可以創(chuàng)造出零熱膨脹的材料。這可能會徹底改變建筑等領(lǐng)域。

“我想說，零熱膨脹材料才是夢想，”芝加哥大學(xué)工程機械研究副教授、該論文的共同通訊作者張明浩說道。“以每一棟建筑為例，你肯定不希望組成不同部件的材料體積經(jīng)常發(fā)生變化。”

作為一項長期研究合作的一部分，芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院Y. Shirley Meng教授實驗室的研究人員與加州大學(xué)圣地亞哥分校的訪問學(xué)者發(fā)現(xiàn)，亞穩(wěn)態(tài)氧-氧化還原活性材料存在負(fù)熱膨脹，這似乎違反了熱力學(xué)定律。圖片來源：芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院/Jason Smith

但熱量只是能量的一種形式。為了測試這些材料對機械能的反應(yīng)，他們將其壓縮到千兆帕級——這一壓力水平如此之高，通常只用于討論板塊活動。他們發(fā)現(xiàn)了所謂的“負(fù)壓縮率”。

“負(fù)壓縮性就像負(fù)熱膨脹，”張教授說。“如果從各個方向壓縮一個材料粒子，自然會想象它會收縮。但這種材料會膨脹。”

張教授表示，一種經(jīng)過特殊設(shè)計的耐熱或耐壓材料可以實現(xiàn)一些此前僅存在于理論上的“瘋狂想法”。他以結(jié)構(gòu)電池為例，電動飛機的電池壁兼作電池壁，有助于打造更輕、更高效的飛機。這些新材料可以保護電池組件免受不同海拔高度溫度和壓力變化的影響，讓這項新技術(shù)的應(yīng)用范圍不再局限于天空。

與熱量和壓力一樣，亞穩(wěn)態(tài)材料對電化學(xué)能（電壓）的反應(yīng)也會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

“這不僅是一項重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，而且對電池研究也具有重要意義，”張教授說道。“當(dāng)我們施加電壓時，材料會恢復(fù)到原始狀態(tài)。這樣我們就恢復(fù)了電池。”

為了理解亞穩(wěn)態(tài)，想象一下山頂上的一個球。球在山頂是不穩(wěn)定的，會滾下來。在山腳下，球是穩(wěn)定的，不會向上滾。亞穩(wěn)態(tài)介于兩者之間，球靠近山頂，但位于凹陷處。這種亞穩(wěn)態(tài)可能非常持久——例如，鉆石就是石墨的亞穩(wěn)態(tài)。但需要能量將亞穩(wěn)態(tài)材料推出“凹陷”，使其滾回穩(wěn)定狀態(tài)。

“要讓材料從亞穩(wěn)態(tài)回到穩(wěn)定態(tài)，并不一定需要熱能，”張教授說，“任何能量都可以。”

這為重置老化的電動汽車電池開辟了一條道路。經(jīng)過多年的行駛，一輛電動汽車一次充電可以行駛400英里，但之后只能行駛300或200英里就需要充電了。利用電化學(xué)驅(qū)動力將材料推向穩(wěn)定狀態(tài)，可以讓汽車恢復(fù)到新車時的續(xù)航里程。

“你不必把電池送回制造商或任何供應(yīng)商。你只需進行電壓激活即可，”張先生說。“然后，你的車就變成新車了。你的電池也變成新電池了。”

鮑哲南表示，下一步他們將繼續(xù)利用氧化還原化學(xué)來研究這些材料，并“提取出關(guān)鍵點”，探索這一新基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的邊界。

編譯自/ScitechDaily

DOI：10.1038/s41586-025-08765-x

相關(guān)新聞

[2025-04-21]·鄄城：自主創(chuàng)新引領(lǐng)高端化工高

[2025-04-21]·向“濰”來·看未來媒體行丨弘潤

[2025-04-18]·華魯恒升去年營利利潤雙增

[2025-04-18]·前3月中國肥料出口增進口減

[2025-04-16]·筑牢安全防線！山東11.9萬余家單

[2025-04-21]·擠壓時會膨脹，受熱時會收縮：科

[2025-04-21]·青科大熱界面材料研究獲突破

[2025-04-21]·我國油氣生產(chǎn)實現(xiàn)首季“開門紅”

[2025-04-21]·一季度化工行業(yè)技術(shù)改造投資實現(xiàn)

[2025-04-21]·渤鉆固井材料再添新“利器”