சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தின் பிரிட்ஸ்கர் ஸ்கூல் ஆஃப் மாலிகுலர் இன்ஜினியரிங் தலைமையிலான ஒரு குழு, வெப்பமடையும் போது சுருங்கி அழுத்தத்தின் கீழ் விரிவடையும் ஒரு பொருளைக் கண்டுபிடித்ததன் மூலம் அடிப்படை அறிவியலில் ஒரு திருப்புமுனையைக் கண்டுபிடித்துள்ளது.

கசக்கும்போது விரிவடைவது மற்றும் சூடாக்கும்போது சுருங்குவது எது, விஞ்ஞானிகளின் பொருட்கள் பற்றிய அடிப்படை புரிதலை மாற்றுவதற்கும், பழைய EV பேட்டரிகளை புதிய செயல்திறனுக்கு மீட்டெடுப்பதற்கும் எது?

இது ஒரு மர்மம் அல்ல - இது சான் டியாகோவில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் வருகை தரும் விஞ்ஞானிகளுடன் இணைந்து சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தின் பிரிட்ஸ்கர் ஸ்கூல் ஆஃப் மாலிகுலர் இன்ஜினியரிங் (யுசிகாகோ பிஎம்இ) பேட்டரி ஆராய்ச்சியாளர்களால் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஒரு குறிப்பிடத்தக்க புதிய பொருள். அவர்களின் தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சி ஒத்துழைப்பின் மூலம், குழு ஒரு மெட்டாஸ்டேபிள், ஆக்ஸிஜன்-ரெடாக்ஸ் செயலில் உள்ள நிலையில் எதிர்மறை வெப்ப விரிவாக்க பண்புகளை வெளிப்படுத்தும் பொருட்களைக் கண்டுபிடித்துள்ளது.

எளிமையாகச் சொல்வதானால், இந்த ஆராய்ச்சியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்ட பொருட்கள் வெப்ப இயக்கவியலை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாரம்பரிய எதிர்பார்ப்புகளுக்கு எதிராக இருப்பதாகத் தெரிகிறது. பொதுவாக, வெப்பம், அழுத்தம் அல்லது மின்சாரத்திற்கு நிலையான பொருட்களின் எதிர்வினை கணிக்கக்கூடியது. இருப்பினும், புதிதாக கண்டுபிடிக்கப்பட்ட மெட்டாஸ்டெபிலிட்டியில், இந்த எதிர்வினைகள் தலைகீழாகின்றன, பாரம்பரிய விதிமுறைகளுக்கு முற்றிலும் எதிராக நடந்துகொள்கின்றன.

"நீங்கள் பொருளை சூடாக்கும்போது, அளவு மாறாது. வெப்பமடையும் போது, பொருள் விரிவடைவதற்கு பதிலாக சுருங்குகிறது" என்று சிகாகோ பல்கலைக்கழகத்தின் பி.எம்.இ லியூ குடும்பத்தின் மூலக்கூறு பொறியியல் பேராசிரியரும், புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட காலநிலை மற்றும் நிலையான வளர்ச்சிக்கான நிறுவனத்தின் எரிசக்தி தொழில்நுட்ப முன்முயற்சியின் இயக்குநருமான ஷெர்லி மெங் கூறினார். "ரெடாக்ஸ் வேதியியல் மூலம் இந்த பொருட்களின் பண்புகளை சரிசெய்ய முடியும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம். இது மிகவும் உற்சாகமான பயன்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். ”

அவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள் நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்டன.

"இந்த பொருட்களை ஆராய்ச்சியிலிருந்து தொழில்துறைக்கு நகர்த்துவது, அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றல்களுடன் புதிய பேட்டரிகளை உருவாக்குவது குறிக்கோள்களில் ஒன்றாகும்" என்று சான் டியாகோவில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் வருகை அறிஞர் பாவோ கியூ, நிங்போ இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் மெட்டீரியல்ஸ் டெக்னாலஜி அண்ட் இன்ஜினியரிங் (என்ஐஎம்டிஇ) கூறினார்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு கொண்டு வந்த எண்ணற்ற புதிய தொழில்நுட்பங்களுக்கு மேலதிகமாக, இந்த ஆராய்ச்சி தூய அறிவியலின் முன்னேற்றத்தை பிரதிபலிக்கிறது. ஷெர்லி மெங்கைப் பொறுத்தவரை, இது இன்னும் உற்சாகமானது.

"இது அடிப்படை அறிவியல் குறித்த நமது புரிதலை மாற்றியுள்ளது" என்று ஷெர்லி மெங் கூறினார். "எங்கள் பணி சிகாகோ பல்கலைக்கழக மாதிரியால் வழிநடத்தப்படுகிறது, இது விசாரணை மற்றும் அறிவின் வளர்ச்சியை வளர்க்கிறது."

கட்டிடங்கள், பேட்டரிகள் மற்றும் "பைத்தியம் யோசனைகள்"

இந்த பொருட்கள் வெப்பம் மற்றும் பிற வகையான ஆற்றலுக்கு வினைபுரியும் விதத்தை நன்றாகச் சரிசெய்வதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் பூஜ்ஜிய வெப்ப விரிவாக்கத்துடன் பொருட்களை உருவாக்க முடியும். இது கட்டுமானம் போன்ற துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும்.

"பூஜ்ஜிய வெப்ப விரிவாக்க பொருட்கள் ஒரு கனவு என்று நான் கூறுவேன்" என்று சிகாகோ பல்கலைக்கழக பி.எம்.இ ஆராய்ச்சி அசோசியேட் கூறினார். பேராசிரியர் மிங்காவோ ஜாங் இந்த ஆய்வறிக்கையின் இணை ஆசிரியர். "ஒவ்வொரு கட்டிடத்தையும் உதாரணமாக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். வெவ்வேறு கூறுகளை உருவாக்கும் பொருட்கள் அடிக்கடி அளவை மாற்றுவதை நீங்கள் விரும்பவில்லை. ”

ஆனால் வெப்பம் என்பது ஆற்றலின் ஒரு வடிவம். இந்த பொருட்கள் இயந்திர ஆற்றலுக்கு எவ்வாறு பிரதிபலிக்கின்றன என்பதை சோதிக்க, அவர்கள் அவற்றை ஜிகாபாஸ்கல்களின் நிலைக்கு சுருக்கினர் - இது மிக உயர்ந்த அழுத்த நிலை, இது பொதுவாக டெக்டோனிக் தட்டு செயல்பாட்டைப் பற்றி விவாதிக்கும்போது மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. "எதிர்மறை சுருக்கம்" என்று அழைக்கப்படுவதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.

"எதிர்மறை சுருக்கம் எதிர்மறை வெப்ப விரிவாக்கம் போன்றது" என்று பேராசிரியர் ஜாங் கூறுகிறார். "நீங்கள் கற்பனை செய்வது போல, ஒரு பருப்பொருள் துகளை எல்லாத் திசைகளிலிருந்தும் அழுத்தினால், அது இயற்கையாகவே சுருங்கிவிடும். ஆனால் இந்த பொருள் விரிவடைகிறது. ”

அதிக வெப்பநிலை அல்லது அழுத்தத்தை எதிர்க்கக்கூடிய ஒரு பொருள் முன்னர் கோட்பாட்டளவில் இருந்த சில "பைத்தியக்காரத்தனமான யோசனைகளை" உணர முடியும் என்று பேராசிரியர் ஜாங் கூறினார். அவர் ஒரு கட்டமைப்பு பேட்டரியின் உதாரணத்தை வழங்கினார், அங்கு அனைத்து மின்சார விமானத்தின் பல்க்ஹெட் ஒரு பேட்டரி சுவராக இரட்டிப்பாகிறது, இது இலகுவான, திறமையான விமானத்தை உருவாக்க உதவுகிறது. இந்த புதிய பொருட்கள் பேட்டரி செல்களை வெவ்வேறு உயரங்களில் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்த மாற்றங்களிலிருந்து பாதுகாக்க முடியும், இதனால் வானம் இனி இந்த புதிய தொழில்நுட்பத்தின் வரம்பாக இருக்காது.

உங்கள் பழைய மின்சார காருக்கு புதிய தோற்றத்தைக் கொடுங்கள்

வெப்பம் மற்றும் அழுத்தத்தைப் போலவே, மின்வேதியியல் ஆற்றலுக்கு (மின்னழுத்தம்) மெட்டாஸ்டேபிள் பொருட்களின் பதில் தலைகீழாக உள்ளது.

"இது ஒரு முக்கியமான அறிவியல் கண்டுபிடிப்பு மட்டுமல்ல, பேட்டரி ஆராய்ச்சிக்கும் மிகவும் பொருந்தும்" என்று பேராசிரியர் ஜாங் கூறினார். "நாம் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தும்போது, பொருளை அதன் அசல் நிலைக்கு ஓட்டுகிறோம். பேட்டரிகளை மறுசுழற்சி செய்கிறோம். ”

மெட்டாஸ்டெபிலிட்டியைப் புரிந்து கொள்ள, ஒரு மலையில் ஒரு பந்தை கற்பனை செய்து பாருங்கள். மலை உச்சியில் பந்து நிலையற்றது. அது கீழே உருளும். இது மலையின் அடிவாரத்தில் நிலையாக உள்ளது. அது உருளாது. மெட்டாஸ்டெபிலிட்டி இடையில் உள்ளது, ஒரு பந்து ஒரு மலையின் உச்சிக்கு நெருக்கமாக உள்ளது, ஆனால் ஒரு புல்தரையில் அமைந்துள்ளது. இந்த மெட்டாஸ்டெபிலிட்டி மிகவும் நிலையானதாக இருக்கலாம் - எடுத்துக்காட்டாக, வைரம் என்பது கிராஃபைட்டின் மெட்டாஸ்டேபிள் வடிவமாகும். ஆனால் மெட்டாஸ்டேபிள் பொருளை அதன் "தரையிலிருந்து" வெளியே தள்ள ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, இதனால் அது ஒரு நிலையான நிலைக்கு உருள முடியும்.

"மெட்டாஸ்டெபிலிட்டியிலிருந்து ஒரு பொருளை நிலையான நிலைக்கு கொண்டு வர, நீங்கள் எப்போதும் வெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்த வேண்டியதில்லை" என்று பேராசிரியர் ஜாங் கூறுகிறார். "கணினியை இயக்க நீங்கள் எந்த வகையான ஆற்றலையும் பயன்படுத்தலாம்."

இது வயதான EV பேட்டரிகளை மீட்டமைப்பதற்கான வழியைத் திறக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரே கட்டணத்தில் 200 மைல்கள் ஓடக்கூடிய மின்சார கார் பல ஆண்டுகளாக வாகனம் ஓட்டிய பிறகு சார்ஜ் செய்வதற்கு முன்பு 0 அல்லது 0 மைல்கள் மட்டுமே பயணிக்க முடியும். இந்த பொருட்களை அவற்றின் நிலையான நிலைக்குத் தள்ள எலக்ட்ரோகெமிக்கல் டிரைவைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் காரை புதியதாக இருந்தபோது இருந்த வரம்பிற்கு மீட்டெடுக்க முடியும்.

"நீங்கள் பேட்டரியை உற்பத்தியாளருக்கோ அல்லது எந்தவொரு சப்ளையருக்கோ திருப்பி அனுப்ப வேண்டியதில்லை. நீங்கள் இந்த மின்னழுத்த தொடக்கத்தை செய்ய வேண்டும்" என்று பேராசிரியர் ஜாங் கூறினார். "சரி, உங்க கார் புது காரா இருக்கும். உங்கள் பேட்டரி புதியதாக இருக்கும். ”

அடுத்த கட்டமாக, அடிப்படை ஆராய்ச்சியின் இந்த புதிய எல்லையின் எல்லைகளை ஆராய்ந்து, பொருட்களை ஆய்வு செய்வதற்கும் "முக்கியமான புள்ளிகளைப் பிரித்தெடுப்பதற்கும்" ரெடாக்ஸ் வேதியியலைப் பயன்படுத்துவதே அடுத்த கட்டமாகும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.