Учёные из Техасского университета A&M впервые в мире создали металлический гель — материал, способный выдерживать экстремально высокие температуры. Это открытие, как ожидается, может найти применение в создании систем энергетики и двигателей следующего поколения. Новый материал по своей структуре и свойствам является гелем, но при этом состоит исключительно из металлов. Он ведёт себя как твёрдое тело, но содержит внутри жидкий металл, не разрушаясь под воздействием сильного жара.
Процесс создания металлического геля заключается в смешивании двух металлических порошков с последующим нагревом смеси до такой температуры, когда один металл плавится, а другой остаётся в твёрдом состоянии. Твёрдый металл формирует ультратонкий каркас, который удерживает внутри расплавленный металл. Как отметил руководитель исследования доктор Майкл Дж. Демкович, металлические гели ранее не были известны, вероятно, потому что никто не предполагал, что жидкие металлы можно удержать с помощью внутренней структуры. Образование таких гелей происходит только при очень высоких температурах, часто около 1000 градусов Цельсия.
Одним из ключевых применений нового материала может стать преодоление фундаментального ограничения жидко-металлических батарей, которые используют расплавленные слои вместо твёрдых электродов. Такие батареи отличаются долговечностью, но их жидкие компоненты при движении могут смещаться, вызывая короткое замыкание. Металлический гель, фиксируя жидкий металл на месте, позволит использовать эти батареи на движущихся объектах, таких как корабли или тяжёлая промышленная техника. Для проверки этой концепции исследователи создали прототип батареи с электродами из металлического геля на основе железа, висмута и кальция, который успешно вырабатывал электричество.
Открытие металлического геля было неожиданным и стало результатом любопытства учёных, изучавших поведение металлических композитов при нагревании. Дальнейшие эксперименты и сканирование структуры показали, что твёрдый металл образует скелет, удерживающий жидкость. Перспективы применения материала не ограничиваются батареями; подобная гелевая структура может также использоваться для поддержки расплавленных солевых электролитов. В будущем это может привести к созданию систем питания для гиперзвуковых летательных аппаратов, работающих в условиях экстремальных температур.