由韩国和日本科学家组成的团队发现了一种能够“呼吸”的新型晶体,即在相对较低温度下反复释放和吸收氧气。这种独特能力可能彻底改变清洁能源技术的开发方式,包括燃料电池、节能窗户和智能热管理装置。近日,这项研究发表在《自然—通讯》上。
科学家研发出一种具有氧气呼吸功能的特殊晶体,该成果有望应用于清洁能源技术及下一代电子设备领域。图源:Hyoungjeen Jeen
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这种新开发的材料是一种由锶、铁和钴构成的特殊金属氧化物。其非凡之处在于,在简单气体环境中加热时能释放氧气,随后又能将其重新吸收,且整个过程中材料结构保持完整。该过程可重复多次,使其非常适合实际应用。
“这就像赋予晶体肺部功能,它可以按指令吸入和呼出氧气。”韩国釜山大学物理系教授Hyoungjeen Jeen解释道。材料中的氧控制对于诸如固体氧化物燃料电池等技术至关重要,该电池可通过氢气发电且排放极低。该技术在热晶体管(能像电开关一样导热的装置)和根据天气调节热流的智能窗户中同样具有应用价值。
迄今为止,能实现这种氧控制的大多数材料要么过于脆弱,要么只能在极端高温等苛刻条件下运行。而这种新材料在更温和条件下即可工作并保持稳定。
“这一发现有两大突出特点:只有钴离子被还原,且该过程会形成全新而稳定的晶体结构。”Jeen说。
研究还表明当氧气重新引入时,材料能恢复原始形态,证明该过程完全可逆。“这是实现实时自我调节智能材料的重要一步。”日本北海道大学电子科学研究所教授Hiromichi Ohta表示,“潜在应用范围涵盖清洁能源、电子设备甚至环保建筑材料。”
相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62612-1
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