Российские исследователи разработали ионогели на основе глины с выдающейся проводимостью — они могут заменить жидкие электролиты, повысить безопасность и экологичность батарей, а также найти применение в «зеленой» электронике.
Российские химики продемонстрировали новое поколение композитных материалов — ионопроводящие коллоидные гели (ионогели), которые способны сделать электронику более безопасной и экологичной. Исследование подтвердило, что характеристики этих материалов можно точно регулировать, изменяя их состав и структуру, что особенно актуально для аккумуляторов будущего. Результаты работы опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
Структура ионогелей и их значение
Ионогели являются гибридными материалами, которые сочетают свойства жидкостей и твердых тел. Они эффективно поддерживают ионный обмен, проводят электрический ток и сохраняют свою форму и механическую прочность.
Ученые впервые глубоко исследовали, как анионы в ионной жидкости и структура глины влияют на перенос заряда. Было установлено, что важнейшую роль играет подвижность ионов в тонких слоях на поверхности частиц, а не сама глина.
Особенно высокую проводимость продемонстрировали материалы с гидрофильными анионами — например, ацетатные ионогели превзошли по этому показателю даже исходные ионные жидкости.
От аккумуляторов до носимой электроники и подводных датчиков
Основное практическое применение ионогелей — замена агрессивных жидких электролитов в аккумуляторах. Это позволит создавать негорючие, герметичные и устойчивые к перегреву источники энергии различных размеров, мощностей и назначений.
Кроме того, благодаря своей гибкости и проводимости такие материалы подходят для:
- Носимой электроники и гибких датчиков;
- «Умных» покрытий;
- Сенсоров для жидких сред.
Использование природных глин делает технологию еще более экологичной, открывая новые горизонты для создания «зеленых» композитов.
Ионогели уже рассматриваются как альтернатива электролитам не только в литиевых, но и в пост-литиевых батареях нового поколения. Эти материалы могут заменить жидкие электролиты, что делает батареи более безопасными и устойчивыми к нагреву.