Революція в акумуляторах: вчені придумали, як досягти неймовірної надпровідності

Дослідники з Університету Іллінойсу в Урбані-Шампейні (США) розробили пептидні полімерні електроліти, які демонструють чудову провідність і стабільність. Ці спіральні полімери поліпшать характеристики твердотільних батарей, повідомляє SciTech daily.

Дослідники вивчили роль спіральної вторинної структури в провідності твердотільних пептидних полімерних електролітів і виявили, що спіральна структура демонструє значно підвищену провідність порівняно з аналогами "випадкової котушки". Вони також виявили, що довші спіралі призводять до більш високої провідності і що спіральна структура збільшує загальну стабільність матеріалу до температури і напруги.

Вони представили концепцію використання вторинної структури — спіралі — для розроблення та покращення іонної провідності у твердих матеріалах. Це та сама спіраль, яку можна знайти в біологічних пептидах, проте дослідники використовують її в небіологічному середовищі.

Полімери мають тенденцію приймати випадкові конфігурації, але основний ланцюг полімеру можна контролювати і створювати спіральну структуру, таку як ДНК. Як наслідок, полімер матиме макродипольний момент — великомасштабний поділ позитивних і негативних зарядів. По довжині спіралі невеликі дипольні моменти кожної окремої пептидної одиниці складаються, утворюючи макродиполь, що збільшує як провідність, так і діелектричну проникність (міру здатності матеріалів зберігати електричну енергію) всієї структури та покращує транспортування заряду. Що довший пептид, то вища провідність спіралі.

Спіральні полімери набагато стабільніші, ніж звичайні: спіраль являє собою дуже міцну структуру. Її можна піддавати впливу високих температур або напруги, і це не зруйнує її. Крім того, оскільки матеріал складається з пептидів, його можна розкласти назад на окремі мономерні одиниці за допомогою ферментів або кислоти, коли батарея вийшла з ладу або термін її служби закінчився. Вихідні матеріали можна відновити і повторно використовувати після процесу поділу, що знижує його вплив на навколишнє середовище.

Раніше ми писали, як новий електроліт змінить індустрію батарей. Вчені виявили, що матеріал на основі силікатів гірських порід може бути використаний як твердотільний електроліт.