Металлы являются фундаментальной основой современной цивилизации — от портативных гаджетов до космических аппаратов. Их уникальные свойства, такие как прочность и электропроводность, делают их незаменимыми в технологическом прогрессе. Однако создание металлического геля оставалось недостижимой задачей — до недавнего времени.
Прорывное открытие совершили исследователи Техасского университета A&M, создав революционный материал с уникальными характеристиками. В отличие от традиционных гелей, где для удержания жидкости используются органические компоненты, новый материал полностью состоит из металлов.
Процесс создания металлического геля включает смешивание двух металлических порошков с последующим нагревом. При этом один металл плавится, а второй остаётся твёрдым, формируя микроскопическую оболочку вокруг жидкой фазы.
Уникальная структура материала создаёт иллюзию твёрдости, хотя внутри находится жидкий металл, что обеспечивает гелеобразные свойства. По словам руководителя исследования доктора Майкла Дж. Демковича, ранее считалось невозможным удержание жидкого металла в такой форме.
Температурные условия формирования металлических гелей требуют экстремальных показателей — около 1000 градусов Цельсия, что зависит от конкретных металлов в составе.
Перспективное применение нового материала может революционизировать энергетическую отрасль. Особенно это касается жидкометаллических батарей (LMB), которые обладают высокой энергоёмкостью, но страдают от проблемы смещения жидкости при движении. Металлические гели могут решить эту проблему, фиксируя жидкий металл в нужном положении.
Экспериментальная демонстрация потенциала материала была проведена на прототипе батареи с кубическими электродами. Анод состоял из смеси жидкого кальция и твёрдого железа, а катод включал висмут и железо. Испытания показали успешную генерацию электричества при сохранении формы электродов.
История открытия началась с простого исследования поведения металлических композитов при нагреве. Учёные случайно обнаружили, что определённые смеси сохраняют гелеобразную структуру при плавлении одного из компонентов.
Детальное изучение структуры с помощью высокоточной компьютерной томографии показало, что твёрдый металл формирует микроскопический каркас, удерживающий жидкую фазу. Исследователи подтвердили работоспособность концепции на различных металлических сочетаниях, включая железо, висмут и кальций.
Практическое значение открытия может распространиться на различные области, включая мобильную энергетику и промышленное применение в условиях высоких температур.