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产品与技术/ Products and Technology

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一种适用于电池和其它能量转换设备的超级材料
发布时间: 2021-09-29

来源:美国阿贡实验室官网

美国西北大学教授Mercouri Kanatzidis,同时也在美国能源部(DOE)阿贡国家实验室接受联合任命,他在寻找一种具有非常规行为的新型超导体时,有了一个意想不到的发现。它是一种只有四个原子厚度的材料,只允许在二维空间研究带电粒子的运动。这些研究可能会刺激各种能量转换装置的新材料的发明。

这些2D材料只有长度和宽度,几乎没有厚度,仅有四个原子那么高。

将其加热到450到600华氏度时,研究小组发现了一种具有特殊性质。它转变成一个更对称的分层结构。研究小组还发现,当他们降低温度,然后再次升高到高温区时,这种转变是可逆的。

Kanatzidis说:“我们的分析结果显示,在这种转变之前,银离子被固定在我们材料的二维空间内。”“但在这一转变之后,他们开始摇摆。”虽然我们对离子在三维空间中的运动了解甚多,但对它们在二维空间中的运动却知之甚少。

科学家们一直在寻找一种典型的材料来研究二维材料中的离子运动。这种层状的钾银硒物质似乎就是其中之一。研究小组测量了离子在这种固体中的扩散情况,发现它与一种高盐水电解质的扩散情况相当,高盐水是目前已知速度最快的离子导体之一。

虽然现在判断这种特殊的超声速材料是否有实际应用还为时过早,但它可以立即成为设计其它高离子导电性和低导热性二维材料的关键平台。

MSD的首席材料科学家Duck Young Chung说:“这些特性对于设计新的二维固体电解质电池和燃料电池非常重要。”

这种超声速材料的研究也有助于设计新的热电材料,在发电厂、工业过程甚至汽车尾气中将热转化为电。这些研究可以用于设计用于环境净化和海水淡化的膜。

这项研究发表在《自然材料》杂志的一篇题为《二维I型超声速导体》的论文上。

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