Bilim adamlarından fiziğin kurallarını alt üst eden yeni keşif: Bataryalar ilk günkü haline dönebilecek
Chicago Üniversitesi Moleküler Mühendislik Fakültesi ile San Diego Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim adamları, termodinamiğin temel maddelerine aykırı düşen davranışlar sergileyen yeni bir unsur sınıfı keşfetti.
Yeni keşfedilen bu metastabil unsurlar, ısıtıldığında hacimce küçülüyor, yüksek basınç altında ise genişliyor.
Araştırma takımına liderlik eden Prof. Dr. Shirley Meng, “Bu materyallerin özelliklerini redoks kimyası yoluyla ayarlayabileceğimizi düşünüyoruz. Bu da epey heyecan verici uygulamalara kapı aralayabilir” dedi. Çalışmanın sonuçları, Nature mecmuasında yayımlandı.
Termodinamik kurallarına nazaran, bir husus ısıtıldığında genleşir, sıkıştırıldığında ise hacmi küçülür. Lakin araştırmacılar, bu kuralların bilakis davranan metastabil gereçler geliştirdi. Prof. Meng, “Malzemeyi ısıttığınızda hacmi küçülüyor. Bu hayli sıra dışı” açıklamasında bulundu.
Maddenin bu davranışı, sırf temel bilimler açısından değil, birebir vakitte uygulamalı teknolojiler açısından da ihtilal niteliği taşıyor.
Özellikle elektrikli araç pillerinin yenilenmesi, yapısal batarya sistemleri ve ısıya sağlam materyal üretimi üzere alanlarda büyük fırsatlar sunuyor.
Araştırma takımından Dr. Minghao Zhang, bu yeni sınıf hususların sıfır termal genleşme gösterecek halde ayarlanabileceğini belirtti. Bu da inşaat bölümünde çığır açabilir.
“Her binada kullanılan farklı yapı gereçlerinin ısıya bağlı hacim değişiklikleri önemli meselelere yol açabilir. Lakin bu gereçler sayesinde bu tıp problemlerin önüne geçilebilir” dedi.
Isının yanı sıra basınç altındaki davranışları da şaşırtan: Unsur, gigapascal düzeyindeki ağır basınç altında dahi genleşmeye devam ediyor.
Dr. Zhang bu özelliği, “Eğer bir maddeyi her taraftan sıkıştırırsanız doğal olarak hacminin küçülmesini beklersiniz. Lakin bu husus, tam karşıtını yapıyor” kelamlarıyla anlattı.
Araştırmacılar, bu hususların elektro-kimyasal güce verdiği reaksiyonları de inceledi. Metastabil haldeki bu unsurlara elektriksel voltaj uygulandığında, özgün kararlı hallerine geri dönebiliyorlar. Bu da kullanılmış MESKEN bataryalarının kapasitesinin tekrar artırılabileceği manasına geliyor.
Dr. Zhang, “Yalnızca bir voltaj uygulamasıyla batarya birinci günkü haline dönebilir. Ne üreticiye ne de servis sağlayıcılara göndermeniz gerek. Piliniz tekrar yeni üzere olur” dedi.
Araştırmanın bir başka katkısı da, temel bilimlerdeki anlayışa yeni bir boyut kazandırması. Prof. Meng, “Bu sadece teknolojik değil, birebir vakitte bilimsel manada da paradigma değişimi yaratıyor” diye konuştu.
Araştırmacılar, yeni unsurun kimyasal davranışlarını daha detaylı inceleyerek, güç depolama sistemlerinden uzay teknolojilerine kadar pek çok alanda uygulanabilir hale getirmeyi hedefliyor.
