東部藍鴝（北美畫眉的一種）羽毛獨特的微觀結構激發(fā)了一種易于生產、可擴展且堅固的新型合成材料的創(chuàng)造，這種材料可用于電池和濾水器。
東部藍鴝翅膀上醒目的亮藍色是由于其羽毛上直徑只有幾百納米的溝道網絡?？吹搅诉@種網絡結構作為一種可用材料的潛力，來自蘇黎世聯邦理工學院的一組研究人員試圖在實驗室中復制它。
研究人員使用透明硅橡膠作為起始材料，將其置于油性溶液中，并在加熱到140°F（60°C）的烤箱中膨脹數天。然后將其冷卻以降低液體的溶解度，并從油溶液中提取橡膠。
研究人員在顯微鏡下分析了這種材料，看看它的納米結構在這個過程中是如何變化的，他們發(fā)現了類似于藍鳥羽毛的網絡結構。唯一真正的區(qū)別是所形成的溝渠的深度：在羽毛中，它們大約是200納米，而在合成材料中，它們是800納米。
據悉，在材料中形成新型網絡結構的關鍵是相分離，即從單一均勻混合物中產生兩個不同的相。就好比，當你在廚房里嘗試把油和醋混合在一起做沙拉醬時，你可能會發(fā)現，這些液體在搖動時混合，但在搖動停止時分離。
該研究的主要作者Carla Fernández-Rico說：“我們能夠以這樣一種方式控制和選擇條件，在相分離期間形成通道。我們已經成功地在兩個階段再次完全合并之前停止了這一程序?！?/p>
研究人員用該方法生產了幾厘米大小的合成材料，并且可擴展。
“原則上，你可以使用任何尺寸的橡膠塑料，”Fernández-Rico說。“然而，你還需要相應的大容器和烤箱?！?/p>
研究人員表示，他們的新材料已經引起了物理界的興趣。他們還說，這種材料有可能用于電池和濾水器。最新研究結果已于近期發(fā)表在了《自然材料》雜志上。
具體而言，對于水過濾器來說，當使用通道狀結構時，表面與體積的比例是巨大的，可以更有效地去除污染物。如果表面積不足，固體將以高速撞擊介質，導致過濾器表面膜或底層基質介質的過早降解。過濾面積不足也會增加通過系統(tǒng)的壓降，導致更高的能耗。
電池電解質是電池內部的液體或糊狀溶液，在陰極和陽極端之間傳輸帶正電荷的離子。隨著時間的推移，電池失去充電能力或失效的原因之一是離子與電解質發(fā)生反應，導致電極建立物理接觸并損壞電池。
而新材料制成的固體電解質可以避免電極之間的物理接觸，同時保證離子更好地通過電池。
“然而，該產品離上市還有很長的路要走，”Fernández-Rico表示?！半m然橡膠材料便宜且容易獲得，但油相（不易溶于水的屬于油相）相當昂貴。這里需要一種更便宜的材料?！?/p>
研究人員還計劃改進這種材料，重點放在可持續(xù)性上。
Fernández-Rico說：“許多天然聚合物，如纖維素或幾丁質，具有與我們工作中使用的橡膠相似的結構。”
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