Учені виявили дивний матеріал, що порушує закони фізики: які технології він змінить

Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише SciTechDaily .

Фізики зробили відкриття, яке кидає виклик законам термодинаміки. Вчені виявила матеріали, які демонструють від'ємне теплове розширення в метастабільних, киснево-окисно-відновних активних станах.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дивно, але в той час як матеріал поводиться звичайним чином під впливом тепла, тиску або електрики у своєму стабільному стані, вчені виявили, що в нещодавно відкритому метастабільному стані його реакції повністю змінюються на протилежні. І це кидає виклик законам фізики. Під час нагрівання матеріал стискається, а не розширюється.

Вчені вважають, що властивості матеріалів можна точно налаштувати за допомогою окислювально-відновної хімії, що відкриває можливість для зміни нинішніх технологій. Фізики вважають, що за допомогою таких матеріалів можна створити нові батареї з більш високою питомою енергією.

Вчені вважають, що, регулюючи те, як ці матеріали реагують на тепло та інші форми енергії, можна створити матеріали з нульовим тепловим розширенням. Це могло б зробити революцію в таких галузях, як будівництво. Адже в даному випадку, матеріали, що складають різні компоненти будівель, можуть перестати змінювати об'єм.

Але тепло є лише однією з форм енергії. Фізики вивчили, як матеріал реагує на механічну енергію, коли його піддавали такому сильному тиску, який можна спостерігати глибоко в надрах Землі. На подив, учені виявили те, що вони назвали негативною стисливістю. Це явище є тим же самим, що і негативне теплове розширення. Якщо докласти сильний тиск, то матеріал має стискатися, але вчені побачили, що він навпаки розширюється.

За словами вчених, матеріал, здатний протистояти теплу або тиску, може втілити в життя деякі теоретичні ідеї, як-от структурні батареї, де стінки електричного літака також слугують його батареєю, роблячи літак легшим і ефективнішим.

Також вчені з'ясували, що реакція матеріалу на напругу також змінюється на протилежну, як і у випадку з теплом і тиском. Вчені кажуть, що це відкриття важливе для дослідження батарей. Використовуючи напругу можна повернути матеріал у його первісний стан, тобто можна відновити старіючу батарею.

Щоб зрозуміти, що таке метастабільний стан, уявіть собі м'яч, який знаходиться на вершині пагорба. Нагорі він перебуває в нестабільному стані й скочується вниз, а внизу він перебуває в стабільному стані й залишається на місці. Метастабільний стан схожий на м'яч, який перебуває в невеликому заглибленні біля вершини пагорба, оскільки він здається стабільним, але невеликий поштовх може змусити його рухатися. Одним із найвідоміших метастабільних матеріалів є алмаз, метастабільна форма графіту.

Щоб повернути матеріали з метастабільного стану в стабільний, не завжди потрібно використовувати теплову енергію. Для цього можна використовувати будь-яку форму енергії. Це відкриває шлях до відновлення старіючих батарей електромобілів. Використовуючи електрохімічну енергію для повернення матеріалів батареї в стабільний стан, можна відновити початковий запас ходу, коли електромобіль був новим, кажуть фізики.

Як уже писав Фокус, марсохід NASA зробив несподіване відкриття на Марсі. Він виявив ознаки найважливішого процесу для життя. Таким чином вчені знайшли один з найкращих доказів того, що життя на Червоній планеті могло існувати. Також з'ясувалося, що могло знищити це життя.