Forskere demonstrerer, at organiske krystaller kan tjene som energiomformere til nye teknologier

Ny forskning udført af et team af forskere ved NYU Abu Dhabi (NYUAD) Smart Materials Lab offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature Communications demonstrerer, at organiske krystaller, en ny klasse af smarte ingeniørmaterialer, kan tjene som effektive og bæredygtige energikonverteringsmaterialer til avancerede teknologier såsom robotteknologi og elektronik.

Mens organiske krystaller tidligere blev anset for at være skrøbelige, har NYUAD-forskerne opdaget, at nogle organiske krystaller er mekanisk meget robuste. De udviklede et materiale, der etablerer en ny verdensrekord for dets evne til at skifte mellem forskellige former ved udvidelse eller sammentrækning over halvdelen af ​​dets længde uden at miste sin perfekt ordnede struktur.

I undersøgelsen med titlen Exceptionelt høj arbejdstæthed af en ferroelektrisk dynamisk organisk krystal omkring stuetemperatur , holdet, ledet af NYUAD professor i kemi Panče Naumov, præsenterer processen med at observere, hvordan det organiske krystallinske materiale reagerede på forskellige temperaturer. Forskerne fandt ud af, at de organiske krystaller var i stand til reversibelt at ændre form på samme måde som plastik og gummi. Specifikt kunne dette materiale udvide sig og trække sig sammen over halvdelen af ​​dets længde (51 procent) gentagne gange, over tusindvis af cyklusser, uden nogen forringelse. Det var også i stand til både at udvide og trække sig sammen ved stuetemperatur, i modsætning til andre materialer, der kræver en højere temperatur for at transformere, hvilket skaber højere energiomkostninger til drift.

I modsætning til traditionelle materialer, der er silicium- eller silica-baserede, og uundgåeligt stive, tunge og sprøde, vil de materialer, der vil blive brugt til fremtidens elektronik, være bløde og organiske. Disse avancerede teknologier kræver materialer, der er lette, modstandsdygtige over for skader, effektive i ydeevne og også har ekstra kvaliteter som mekanisk fleksibilitet og evne til at fungere bæredygtigt med minimalt energiforbrug. Resultaterne af denne undersøgelse har for første gang vist, at visse organiske krystallinske materialer opfylder disse teknologiers behov og kan bruges i applikationer som blød robotik, kunstige muskler, organisk optik og organisk elektronik (elektronik skabt udelukkende fra organiske materialer).

"Denne seneste opdagelse fra Smart Materials Lab på NYUAD bygger på en række af vores tidligere opdagelser om det uudnyttede potentiale i denne nye klasse af materialer, som inkluderer adaptive krystaller, selvhelbredende krystaller og organiske krystallinske materialer med formhukommelse," sagde Naumov. "Vores arbejde har vist, at organiske krystaller ikke kun kan opfylde behovene for de nye teknologier, men i nogle tilfælde også kan overgå niveauet af effektivitet og bæredygtighed af andre, mere almindelige materialer." + Udforsk yderligere

Organiske krystaller vrider, bøjer og heler