Американські науковці з Університету Чикаго та Каліфорнійського університету в Сан-Дієго зафіксували унікальну фізичну поведінку нового класу матеріалів, яка повністю суперечить законам термодинаміки. Ці сполуки не просто вражають — вони змінюють самі уявлення про те, як може працювати матерія.
Матеріал стискається під час нагрівання, розширюється при стисканні та здатен повертатися до вихідного стану після впливу електричного заряду. Подібна реакція вважалась неможливою згідно з основними фізичними законами, однак експериментальні дані спростовують це уявлення.
Коли фізика більше не працює
Йдеться про так звані матеріали з киснево-відновною активністю (oxygen redox – OR). Їх давно розглядали як перспективні для енергетики, зокрема для збільшення ємності батарей, однак через нестабільність їхні властивості залишались переважно теоретичними.
Під час досліджень вчені перевели матеріал у метастабільний стан — тимчасову форму, в якій він поводиться зовсім неочікувано. Результати експериментів здивували навіть самих авторів.
Три аномалії, що вражають
- Стиснення при нагріванні. Зазвичай більшість матеріалів розширюються, коли нагріваються. Проте в даному випадку відбувається протилежне — об’єм зменшується. Це прямо суперечить співвідношенню Грюнайзена, яке пояснює звичайні термічні процеси.
- Розширення при тиску. Коли на матеріал тиснули з усіх боків, він не стискався, як очікувалось, а навпаки — почав розширюватись.
- Електричне “перезавантаження”. Вчені змогли повернути речовину до початкового стану, просто подавши на неї напругу. Така властивість є потенційно революційною для перезаряджання акумуляторів.
Потенціал для технологій майбутнього
Ці матеріали можуть суттєво змінити вигляд сучасних акумуляторів, зокрема для електромобілів. Як пояснив професор Мінхао Чжан, за допомогою електричного імпульсу батарея зможе відновлювати свою початкову продуктивність без заміни:
“Ви просто виконуєте цю активацію напруги… ваш автомобіль буде новим автомобілем. Ваш акумулятор буде новим акумулятором”.
Окрім того, завдяки контролю над тепловим розширенням матеріал стане корисним для сфер, де важлива стабільність — наприклад, у будівництві, авіації чи виробництві високоточного обладнання.
Зараз науковці намагаються краще зрозуміти механізми, які стоять за цим феноменом, і знайти способи масштабного застосування відкриття у промисловості.
