Wzmocnienie elektrolitów stałych za pomocą struktur helikalnych peptydów w akumulatorach nowej generacji

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign odkryli nowe metody poprawy elektrolitów stałych, wykorzystując helikalne struktury peptydowe. Elektrolity stałe są istotne, ponieważ są bardziej bezpieczne niż elektrolity ciekłe, zwykle wykorzystywane w bateriach. Nowe struktury helisowe znacznie zwiększają przewodność elektryczną oraz stabilność tych elektrolitów, co czyni je nowym standardem w zaawansowanych materiałach.

Badanie wykazało wiele zalet stosowania struktur helikalnych peptydów.

• Lepsza przewodność w porównaniu do losowych cewek
• Zwiększona stabilność w wysokich temperaturach i napięciach
• Ulepszona stała dielektryczna
• Zdolność do powrotu do jednostek monomerowych w celu recyklingu

Tradycyjne polimery zazwyczaj mają losowe struktury. Zaprojektowanie ich w kształcie helisy poprawia ich właściwości. Helisa naśladuje strukturę biologicznych peptydów i wspomaga magazynowanie energii. Taka struktura tworzy silny moment makrodipolowy poprzez wyrównanie małych momentów dipolowych wzdłuż helisy. To zwiększa zdolność przewodzenia ładunku przez materiał oraz podnosi jego stałą dielektryczną, co sprawia, że staje się bardziej efektywny w magazynowaniu energii elektrycznej.

Dłuższe peptydy helikalne charakteryzują się większą przewodnością, co sprawia, że długość jest istotna przy tworzeniu przyszłych projektów. Profesor Chris Evans, główny badacz, podkreślił, że te polimery są bardzo wytrzymałe. Zachowują swoją strukturę nawet pod dużym stresem, w przeciwieństwie do tradycyjnych polimerów, które mogą się rozpaść.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:57

Nowe odkrycie: nauka na poziomie pojedynczej komórki zmienia nasze postrzeganie inteligencji i adaptacji

Polimery peptydowe o strukturze helikalnej nie tylko zwiększają wydajność, ale są również bardziej przyjazne dla środowiska. Po zakończeniu żywotności baterii, enzymy lub kwasy mogą rozłożyć materiał peptydowy na jego podstawowe jednostki. Ten proces umożliwia odzysk i ponowne wykorzystanie materiałów, co znacznie zmniejsza ilość odpadów i wpływ na środowisko.

Badania wskazują, że struktury peptydów helikalnych mogą mieć istotne znaczenie dla przyszłości baterii w stanie stałym. Struktury te zwiększają przewodnictwo elektryczne i stabilność baterii, jednocześnie będąc bardziej ekologicznymi. Może to pomóc rozwiązać wiele problemów związanych z obecną technologią baterii.

To kluczowe badania opublikowano w Nature Materials, przy wsparciu finansowym amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki oraz Departamentu Energii. Różnorodny zespół z Uniwersytetu Illinois, współpracujący w ramach wielu wydziałów i instytutów, podkreślił potrzebę współpracy między różnymi dziedzinami.