Футбольное поле в ложке — ученые создали материал с беспрецедентно высокой площадью

Профессор Корнелльского университета Эммануэль Джианнелис вместе со своим постдокторантом Николаосом Чалмпесом совершили прорыв в области материаловедения, разработав технологию синтеза углеродного материала с беспрецедентно высокой площадью поверхности.

Фото: flickr.com by Хейден Шифф, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Футбольный мяч

Им удалось получить вещество, у которого на один грамм массы приходится 4800 квадратных метров поверхности. Для сравнения, в одной чайной ложке такого материала заключена площадь, сопоставимая с размером футбольного поля.

Ключом к успеху стало применение гиперболических реакций, которые характеризуются бурным протеканием при смешивании двух компонентов с выделением огромного количества энергии.

Ранее такие реакции использовались в ракетных двигателях, но Чалмпес предположил, что их высокая скорость может быть использована для создания инновационных материалов. При обычном быстром нагревании система успевает стабилизироваться и перейти в состояние с минимальной энергией, в то время как гиперболическая реакция позволяет зафиксировать ее в промежуточном состоянии, недостижимом другими методами.

В ходе экспериментов ученые получили углеродные трубки, в которых преобладали кольца, состоящие из пяти атомов углерода, а не из шести, как обычно. Это привело к изменению связей между атомами и повышению прочности структуры. Далее исследователи обработали материал гидроксидом калия, который удалил нестабильные фрагменты, что привело к образованию множества микроскопических пор.

Полученный материал демонстрирует превосходные абсорбирующие свойства: он способен поглотить углекислый газ в объеме 99% своей емкости всего за две минуты. Если рассматривать его в качестве основы для перспективного накопителя энергии, то его объемная плотность составит 60 ватт-часов на литр, что в четыре раза превосходит лучшие мировые показатели. По словам ученых, это только начало, и они намерены синтезировать материалы с еще более впечатляющими характеристиками.

Уточнения

Корне́ллский университе́т (англ. Cornell University, сокращённо Корне́лл) — один из крупнейших и известнейших университетов США, входит в Лигу плюща.