Команда инженеров Northwestern University разработала дешевую, стабильную протон-проводящую систему с использованием обычной глины.
Руководитель исследовательской группы Jiaxing Huang говорит: «Мы использовали глину, которую вы можете купить в магазине садоводства». Huang объясняет, что при перемещении протонов, происходит генерация электрического тока, поэтому инженеры и ученые особенно заинтересованы в освоении протонной проводимости, для катализа, электрохимических датчиков и реакторов, и других устройств.В топливных элементах, например, протон должен будет транспортироваться через мембрану для того, чтобы достичь катода, завершая преобразование химической энергии в электрическую.
Иследователи пытались создавать искусственные протонные наноканалы методом литографии, но он является сложным и дорогим, а конечный материал трудно производить в больших масштабах. Группа Huang решила использовать природных свойства глины.Когда двумерные слои глины, вермикулиты, слущиваются в воде, они несут отрицательные заряды, притягивающие положительно заряженные протоны. Расстояние в 1-нанометр между слоями служит в качестве наноканала, которые может использоваться для проводимости протонов.
По сравнению с графеновыми листами и другими двумерными материалами, слои глины имеют значительные преимущества для построения ионопроводящих устройств и материалов.Глина легко доступна, имеет отличную химическую и термическую стабильность, способную выдерживать температуры выше, чем 500 градусов по Цельсию и не требует химического пилинга, необходимого для графена и других материалов.Кроме того, простота технологии, необходимой для производства таких 2-D наноканалов, позволяет легко масштабировать ее.
Huang говорит, что глиняная мембрана – новый пример «объемных наноструктурных материалов», который относятся к макроскопическим материалам, имея структурные подразделениями в нанометровом масштабе.В этом случае отдельные листы глины не имеют протонпроводящих свойств.Они должны собрать лицом к лицу, чтобы произвести окончательный объемный материал, в котором все листы вместе способны поддерживать протонпроводящие свойства.