世界

将来のテクノロジーに動力を与える可能性のある新しいタイプの「ゲル」状金属

マイクロチップからロケットに至るまで、金属は現代社会のバックボーンを形成しています。 技術的な 世界。それらの強度、導電性、安定性は、ほぼすべての技術用途の基礎となっています。しかしこれまで、金属を液体の柔軟性と固体の安定性を兼ね備えた材料であるゲルに変えることに成功した人は誰もいませんでした。 からの研究チーム テキサス A&M 大学 は成功したようで、最初の「金属ゲル」を作成しました。これは、固体の外側を持ち、崩壊することなく超高温に耐えることができる流動性の金属コアを備えた材料です。 この発見は、一見単純だが前例のないプロセスから生まれました。研究責任者は、 マイケル・J・デムコウィッツ、そして彼のチームは、高熱の条件下で2つの異なる金属粉末を組み合わせました。金属の一方は溶けましたが、もう一方は固体のままで、溶けた金属を内部に閉じ込める一種の小さな「骨格」を作成しました。その結果、実際には流体の動的なコア、つまり固体と液体の両方の特性を持つマテリアルが隠された固体ボディが得られます。 で説明されているように、 デムコヴィッツ、«これまで金属ゲルの存在は報告されていませんでした。おそらく、液体金属がこれほど薄い内部骨格で支えられるとは誰も想像していなかったからだろう。»。最も驚くべき発見は、銅（ゲルの主成分）が融点に達しても、全体の構造は安定したままであることだと彼は付け加えた。 最初の実験は、 銅 そして タンタル、耐熱性に優れていることで知られる金属です。この 2 つを結合することで、銅の融点をはるかに超える 1,000°C を超える温度でも形状を保持する材料が作成されました。の 研究者 タンタル含有量が 18% を超えると、混合物が永久にゲル状になり、内部に溶融金属が閉じ込められることがわかりました。 この発見は、複合金属に関する広範な研究の中で、ほぼ偶然に生まれました。しかし、その応用の可能性のある分野は、特にエネルギー分野で驚くほど多くあります。 新しい素材の最も直接的な用途の 1 つは、いわゆる 液体金属電池 (LMB)、つまり固体電極の代わりに溶融金属を使用するバッテリー。これらのバッテリーは長寿命と高いエネルギー密度を備えていますが、これまでは重大な欠点がありました。金属液体は容易に移動して短絡を引き起こす可能性があるため、その液体の性質により、特に移動環境や振動環境では不安定になります。 ミネラルジェルはデータを変更する可能性があります。その安定化構造のおかげで、溶融金属を所定の位置に保持することができ、LMB を高温で動作する車両、船舶、または産業システムで使用できるようになります。この仮説を検証するために、研究者らは、鉄、ビスマス、カルシウムの混合物でできた電極を溶融塩の浴槽に浸した小さな実験セルを作成しました。試作機は構造と機能を維持したまま電気を発生させ、仮説を裏付けた。 研究チームは、高解像度のマイクロトモグラフィーを使用して、タンタルが溶融銅を完全にカプセル化する三次元ネットワークを形成していることを発見し、ゲルの「骨格」構造の理論を裏付けた。この特定の金属の組み合わせは商業用途には最も実用的ではありませんが、より安価でより機能的な材料への移行のための重要な基盤となります。 彼によると デムコヴィッツ同様のアーキテクチャを利用して、液体電解質を安定させたり、熱エネルギー貯蔵システムや超音速航空機用の反応器などの高温デバイス内の溶融塩を管理したりすることができます。 金属がゲルの形をとることができるという考えは、材料科学に全く新しい道を切り開きます。金属の強度と導電性と軟質材料の柔軟性を組み合わせることで、金属ゲルは新世代の電力システム、熱機構、さらには極限状態で動作する電子機器の創造につながる可能性があります。 [source] #将来のテクノロジーに動力を与える可能性のある新しいタイプのゲル状金属