ETH Zurich仿效鳥類羽毛微細結構,開發出可用於蓄電池、濾材等用途之材料

 

刊登日期:2024/1/24
  • 字級

瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)在實驗室中製作出一項如同東藍鴝(Eastern Bluebird)藍色羽毛般的材料,且此材料的微細結構可望應用於蓄電池、濾材等用途。

原生於北美東部的東藍鴝擁有明顯亮藍色的羽毛,但獨特的藍色並非來自於色素,而是特殊的結構色。在顯微鏡下觀察時,可以看到羽毛上直徑僅數百奈米的凹槽網絡構造。

蘇黎世聯邦理工學院將可拉伸、可變形的透明矽橡膠放入油性溶液中,並置於60℃的烘箱中數天促使其膨潤。接著冷卻至室溫後,將矽橡膠從油性溶液中取出並以顯微鏡觀察,確認成功地人工再現出東藍鴝羽毛般的網絡結構。

形成網絡結構的原因類似於沙拉醬劇烈搖晃後形成油、醋複雜混合狀態的相分離現象。藉由將矽橡膠放入油性溶液後並加熱,橡膠與油性溶液因相分離而變成混合狀態,冷卻後即形成了網狀結構。

此項手法具有可擴展性,原理上可使用於任何尺寸的橡膠類塑膠。然而相較於網絡結構的藍色結構色,研究團隊更關注於網絡結構在蓄電池、濾材等方面的潛在應用。如果將目前電池使用的液體電解質更換為具有網絡結構的固體電解質,將可望促使電池內部維持良好的離子傳輸,同時避免電極之間的物理接觸,進而創造出安全且高性能的蓄電池。

蘇黎世聯邦理工學院表示,雖然橡膠材料便宜且容易取得,但油性材料則相當昂貴。為了達到實用化,即須開發出更為低價的材料。此外,研究團隊目前亦已著手利用纖維素、甲殼素等環境友善的天然聚合物展開相關研究開發。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/231221_structure-of-bird-feathers.html
分享