Questo materiale innovativo potrebbe rappresentare una svolta decisiva per l’alimentazione dei mezzi di trasporto del futuro.
Una svolta rivoluzionaria nel campo dei materiali metallici è stata annunciata da un gruppo di ricercatori della Texas A&M University: hanno realizzato il primo gel metallico mai osservato, un materiale che combina la robustezza di un solido con la fluidità di un metallo liquido. Questo materiale innovativo potrebbe rappresentare una svolta decisiva per l’alimentazione dei mezzi di trasporto del futuro, soprattutto in settori che richiedono materiali capaci di resistere a temperature estreme e sollecitazioni meccaniche elevate.
La scoperta del gel metallico: un materiale ibrido unico
Il team guidato da Michael J. Demkowicz ha sperimentato una tecnica inedita che prevede il riscaldamento di una miscela di due metalli in polvere: uno dei metalli fonde, mentre l’altro rimane solido, formando una struttura reticolare finissima che intrappola il metallo fuso al suo interno. Il risultato è un materiale dall’aspetto compatto, ma con un nucleo liquido, capace di mantenere la sua forma anche a temperature superiori ai 1.000 gradi Celsius, valori ben oltre il punto di fusione del rame, il componente principale utilizzato nella sperimentazione.
«I gel metallici non erano mai stati segnalati prima», ha spiegato Demkowicz, sottolineando come nessuno avesse immaginato che un metallo liquido potesse essere sostenuto da uno scheletro interno così sottile. Questa struttura, particolarmente resistente, consente al materiale di non collassare nemmeno quando il rame si fonde, garantendo stabilità e durata.
Le prime prove hanno coinvolto una combinazione di rame e tantalio, quest’ultimo scelto per la sua elevata refrattarietà. Quando la percentuale di tantalio supera il 18%, la miscela assume stabilmente la consistenza gelatinosa, trattenendo efficacemente il metallo fuso all’interno della sua rete tridimensionale.
La scoperta, sviluppata quasi per caso durante uno studio sui metalli compositi, apre nuove prospettive soprattutto nel campo delle batterie a metallo liquido (LMB). Questi accumulatori utilizzano metalli fusi al posto degli elettrodi solidi tradizionali, offrendo vantaggi significativi come una maggiore durata e la capacità di gestire grandi quantità di energia. Tuttavia, finora il loro impiego in sistemi mobili è stato limitato dal rischio che il metallo liquido si spostasse all’interno della batteria, causando cortocircuiti.
Il gel metallico potrebbe risolvere questo problema, stabilizzando la parte liquida e rendendo possibile l’uso delle batterie LMB in navi, veicoli industriali o altri mezzi che operano in ambienti ad alta temperatura. Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno realizzato una cella sperimentale con elettrodi composti da miscele di ferro, bismuto e calcio immersi in un bagno di sali fusi, generando energia elettrica mantenendo nel contempo la forma e le funzioni previste.
L’uso della microtomografia ad alta risoluzione ha confermato la struttura scheletrica del gel: il tantalio crea una rete tridimensionale che racchiude il rame liquido, garantendo stabilità e integrità del materiale anche in condizioni estreme.
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