Los nuevos tipos de nanoestructuras se han mostrado prometedores para aplicaciones en dispositivos y sistemas de energía alimentados con energía electroquímica, incluyendo tecnologías de batería avanzadas.

Un proceso para fabricar estas nanoestructuras es la deslocalización, en el que uno o más componentes elementales de una aleación se lixivian selectivamente de los materiales.

Los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona Karl Sieradzki y Qing Chen han estado experimentando con la liberación de aleaciones de litio y estaño, y viendo el potencial de las nanoestructuras que están produciendo para impulsar avances en las baterías de iones de litio, así como en la ampliación de la gama de métodos para la creación de nuevos materiales nanoporosos mediante el proceso de desbloqueo.

Los resultados de su investigación se detallan en un artículo del que fueron coautores y que se publicó recientemente en el sitio web de la destacada revista de ciencia e ingeniería. Materiales de la naturaleza (Publicación anticipada en línea).

Sieradzki es científico de materiales y profesor en la Escuela de Ingeniería de la Materia, Transporte y Energía, una de las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de ASU.

Chen obtuvo su doctorado en ciencia de materiales en ASU la primavera pasada y ahora es asistente de investigación postdoctoral.

Los materiales nanoporosos fabricados mediante desaleación se componen de metal y orificios en zigzag a escala nanométrica. Estas estructuras han encontrado aplicación en catálisis (utilizada para aumentar la velocidad de reacciones químicas), así como actuación (utilizada para mover o controlar mecánicamente varios mecanismos o sistemas) y supercondensadores (que proporcionan una gran cantidad de alta capacidad eléctrica en dispositivos pequeños).

También podrían mejorar el rendimiento de la tecnología de detección electroquímica y proporcionar materiales más resistentes a los daños por radiación.

Las nanoestructuras que Sieradzki y Chen han producido al desalentar las aleaciones de litio y estaño permiten un transporte y almacenamiento más eficiente de la carga eléctrica asociada con el litio. mientras que el pequeño tamaño evita la fractura del depósito de estaño que sirve como medio de almacenamiento de litio.

Las baterías de iones de litio son uno de los principales tipos de baterías recargables. Son ampliamente utilizados en productos de consumo, particularmente electrónica portátil, y se utilizan cada vez más en vehículos eléctricos y tecnologías aeroespaciales.

Sieradzki y Chen dicen que con más investigación y desarrollo, las nanoestructuras porosas producidas al desalentar las aleaciones de litio podrían proporcionar una batería de iones de litio con una capacidad mejorada de almacenamiento de energía y una carga y descarga más rápidas, lo que le permitirá funcionar más rápidamente.

Una de las principales ventajas es que las nanoestructuras porosas que proporcionan este impulso de potencia electroquímica pueden evolucionar espontáneamente durante las condiciones de procesamiento de desacoplamiento sintonizables. Esta, Sieradzki explica:abre posibilidades para el desarrollo de nuevos nanomateriales que podrían tener multitud de aplicaciones tecnológicas.

"Hay muchos metales que los científicos e ingenieros no han podido hacer nanoporosos, ", dice." Pero resulta que con el litio se pueden litiar y des-litiar muchos materiales, y hazlo fácilmente a temperatura ambiente. Así que esto realmente podría ampliar el espectro de lo que es posible en la fabricación de nuevos materiales nanoporosos mediante la desarticulación ".