科學家發明可儲存和釋放大量能量新材料

新型「橡膠-磁鐵」能量儲存材料示意圖。(Shutterstock)

【大紀元2022年02月07日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）科學家發明了一種新型儲能材料，不僅可以儲存大量能量，還可以由程序控制來釋放能量。這種材料在機器人、頭盔等保護設備上將有廣泛的用途。

主要研究者之一麻薩諸塞大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）高分子科學與工程教授阿爾弗雷德·克羅斯比（Alfred Crosby）說，這種材料就如同橡皮筋一樣，拉伸後放開，它就彈回去。

這種材料是在類似橡膠的材料裡面加入微小的磁鐵，利用物質「相位變化」的特性吸收和釋放能量。

所謂相位變化就是一種材料從一種形式向另一種形式的變化。比如水變成蒸汽、水泥的凝固，這都是物質的相變。這個過程中或者吸收能量，或者釋放能量。

而且，相位變化不一定是物質在液態、固態和氣態之間的變化，即使都是固態，也可以有相位的變化。釋放能量的相位變化可以為一些設備提供能源，但是以前，任何材料能釋放的能量都很有限，不足以作為供能設施。

「為了增大吸收和釋放的能量，必須在分子或原子層面設計一種新型結構，」克羅斯比說，這難度很大，而且釋放能量的過程往往不受控。

克羅斯比說這份研究終於找到辦法，不僅發明了新型的「橡膠-磁鐵」材料，還能夠通過編寫的程序控制它釋放能量。

研究組說，他們借鑒了自然界像捕蠅草這類快速應激的機制。向這種彈力材料內加入磁鐵小顆粒，控制材料的相位變化——讓材料按照需要進行變化：既可以從較強的衝擊中捕獲能量，也能以爆炸式的極快速度釋放大量的能量。

這份研究1月4日發表於美國國家科學院院刊（PNAS）。

責任編輯：葉紫微