Физики из Чикагского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего наблюдали неожиданные эффекты в кислородно-окислительно-восстановительных активных материалах. В стабильном состоянии они реагируют на тепло, давление или электричество, как и любой другой материал. Но в метастабильном состоянии реагируют на внешние воздействия противоположным образом: при нагревании они сжимаются, а при сдавливании — расширяются, пишет «Хайтек».
Если свойствами удастся управлять с помощью окислительно-восстановительной химии, это станет основой для новых материалов в строительстве, электронике и энергетике. Исследователи описывают возможность создания «материалов мечты» с нулевым тепловым расширением. Это решит проблему с деформациями зданий и инженерных объектов, связанными с перепадами температуры.
Другой теоретически возможный сценарий — применение структурных батарей в авиации: превращение корпуса электросамолета в части батареи. Это уменьшит вес самолетов и увеличит дальность полета, при этом новые материалы защитят компоненты батареи от изменений температуры и давления, наблюдаемых на разных высотах.
При этом новая технология способна не только стабилизировать поведение батарей при нагрузке, но и фактически «омолаживать» старые аккумуляторы. Благодаря метастабильности материалы могут быть возвращены в изначальное состояние под действием напряжения, восстанавливая производительность батарей.
«Вам не нужно отправлять аккумулятор обратно производителю или каким-либо поставщикам. Вы просто делаете эту активацию напряжения. И тогда ваш автомобиль станет новым автомобилем. Ваш аккумулятор станет новым аккумулятором», — заявил Минхао Чжан, соавтор исследования из Чикагского университета.
Команда продолжит исследования в области окислительно-восстановительной химии и стабильности материалов. Они считают, что открытие не только расширяет границы прикладных технологий, но и уточняет фундаментальные основы физики.