Российские химики представили новое поколение композитных материалов — ионопроводящие коллоидные гели (ионогели), способные сделать электронику безопаснее и экологичнее. Исследование показало, что их свойства можно точно настраивать, меняя состав и структуру, что особенно важно для аккумуляторов будущего. Результаты исследования опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
Как устроены ионогели и почему они важны
Ионогели представляют собой гибриды, сочетающие свойства жидкостей и твердых тел. Они хорошо поддерживают ионный обмен, проводят электрический ток и при этом сохраняют форму и механическую прочность.
Ученые впервые детально изучили, как тип аниона в ионной жидкости и структура глины влияют на перенос заряда. Выяснилось, что ключевую роль играет подвижность ионов в тонких слоях на поверхности частиц, а не сама глина.
Особенно высокую проводимость показали материалы с гидрофильными анионами — например, ацетатные ионогели превзошли по этому параметру даже исходные ионные жидкости.
От батарей до носимой электроники и подводных датчиков
Главное практическое применение ионогелей — замена едких жидких электролитов в аккумуляторах. Это позволит создавать негорючие, герметичные и устойчивые к перегреву источники энергии любого размера, мощности и назначения.
Кроме того, благодаря гибкости и проводимости такие материалы подходят для:
- Носимой электроники и гибких датчиков;
- «Умных» покрытий;
- Сенсоров для жидких сред.
Использование природных глин делает технологию еще и экологичной, открывая путь к созданию «зеленых» композитов.
Ионогели уже рассматриваются как альтернатива электролитам не только в литиевых, но и в пост-литиевых батареях нового поколения. Ионогели могут заменить жидкие электролиты, делая батареи более безопасными и устойчивыми к нагреву.
Похожие материалы — гидрогели — активно применяются в медицине, например, для восстановления костной ткани и заживления ран, что демонстрирует универсальность гелевых технологий. Преимущество ионогелей — в отсутствии их составе воды, благодаря чему они не «усыхают», не вызывают коррозии и могут работать в жидкостях и в сжиженных газах. В других исследованиях они и используются для очистки воды и удаления ионов загрязнителей.
Дополнительную информацию об использовании ионопроводящих коллоидных гелей в технологиях хранения энергии можно найти здесь.
