Ny, forenklet teknik gør let metallisk nanoskum

En simpel metode til fremstilling af palladium-nanoskum med ekstrem lav densitet kunne hjælpe med at fremme teknologier til brintlagring, rapporterer en ny undersøgelse fra University of California, Davis.

Et nanoskum er, hvad det lyder som - en skumudgave af noget materiale, fyldt med meget små porer. Først introduceret for omkring 20 år siden, metalliske nanoskum har potentiale til forskellige anvendelser. De porøse strukturer er stærke og lette - ligesom deres naturlige modstykker af knogler og kork. Palladium og visse andre metal nanoskum kan også hurtigt lagre og frigive brint, hvilket gør dem til en ideel kandidat til brintbrændselsceller.

Men før biler kan begynde at fylde op via nanoskum, brug af metallisk skum i industriel skala skal overvinde udfordringer, herunder krævende fremstillingsforhold, forurening og dårlig krystallinitet, sagde senior forfatter Kai Liu, professor i fysik ved UC Davis College of Letters and Science. Det er også svært at opnå ekstremt lette skum uden at gå på kompromis med deres stabilitet, Liu bemærkede.

Traditionelle teknikker til fremstilling af metallisk skum kan kræve høj temperatur, højt tryk og kontrollerede kemiske miljøer. Det UC Davis-ledede team stoler i stedet på en våd kemi tilgang, der er velegnet til industrielle applikationer og også kan tilpasses andre typer letvægts metalskum, sagde Liu.

"Dette åbner en helt ny platform for spændende materialeudforskning, " han sagde.

Den nye teknik bruger nanotråde af palladium som byggesten. Nanotrådene sættes i vand, derefter blandet i en opslæmning med ultralydsvibrationer. Gyllen nedsænkes hurtigt i flydende nitrogen for at fryse ledningerne på plads. Endelig, is-nanowire-blandingen placeres i et vakuum, indtil isen fordamper, efterlader et rent palladium nanotrådskum. Materialets massefylde er så lav som en tusindedel af densiteten af ​​palladium i dets bulkmetalform og kan indstilles til forskellige anvendelser, holdet fandt.

Forskerne studerede også brintlagringsegenskaberne af palladium nanoskum, at finde materialet viste fremragende belastningskapacitet og absorptionshastighed. Nanoskummet udviser fremragende termodynamisk stabilitet, som målt ved hjælp af specialiserede kalorimetriske teknikker ved UC Davis Peter A. Rock Thermochemistry Laboratory. Laboratoriet ledes af studiets medforfatter Alexandra Navrotsky, som har Edward Roessler-stolen i matematisk og fysisk videnskab.

Resultaterne blev offentliggjort online 20. oktober, 2017, i journalen Materialernes kemi .