Nuovi materiali bioispirati, progettati in laboratorio, sono il “trucco” di un team di ricercatori per migliorare il trasferimento di energia
(Rinnovabili.it) – La struttura vascolare che si trova all’interno delle foglie potrebbe essere la soluzione per migliorare le prestazioni delle batterie ricaricabili e di tutta una lunga lista di dispositivi elettrici. Ne sono convinti all’Università di Cambridge, dove un team internazionale di scienziati – provenienti da Cina, Regno Unito, Stati Uniti e Belgio – sta collaborando alla realizzazione, grazie ai principi della biomimetica, di nuovi materiali per il trasferimento efficiente dell’energia.
Il lavoro è partito dalla “legge di Murray” che aiuta gli organismi naturali a sopravvivere e a crescere. Secondo questa legge, l’intera rete di pori esistenti su scale diverse nei sistemi biologici è interconnessa in modo da facilitare il trasferimento di liquidi e minimizzare la resistenza in tutta la rete stessa. I fusti di un albero o le nervature, ad esempio, ottimizzano il flusso di nutrienti per la fotosintesi con alta efficienza e minimo consumo energetico.
Il team, guidato dal Professore Bao-Lian Su, ha adattato questo principio alla realizzazione del primo ‘materiale Murray’ sintetico, applicandolo a tre processi: la fotocatalisi, il rilevamento dei gas e il funzionamento delle batterie ricaricabili al litio. In ciascuno di essi, le reti porose multi-scala del nuovo materiale sintetico sono state in grado di migliorare notevolmente le prestazioni.
Nell’articolo pubblicato su Nature Communications questa settimana, il team descrive come ha impiegato nanoparticelle di ossido di zinco (che contengo piccoli pori al loro interno), come minuscoli mattoni per il nuovo materiale bioispirato. I test hanno dimostrato che il “materiale Murray” può migliorare significativamente la stabilità a lungo termine e i cicli di carica/scarica nelle batterie ricaricabili al litio, con un miglioramento della capacità fino a 25 volte rispetto a quella della grafite attualmente utilizzata negli elettrodi della pila. La natura gerarchica dei pori riduce anche le sollecitazioni in questi elettrodi durante i processi di carica/scarica, migliorandone la stabilità strutturale e di conseguenza allungandone la vita.
