

顛覆熱脹冷縮特質(zhì),近期,芝大與UCSD聯(lián)手發(fā)現(xiàn)逆天性材料,它擁有負(fù)熱膨脹特質(zhì),有望實(shí)現(xiàn)電池的返老還童,在未來科研發(fā)展中有著重大意義,下面就隨托普仕留學(xué)老師一起來看看吧!
一、芝大與UCSD聯(lián)手發(fā)現(xiàn)逆天性材料
芝加哥大學(xué)(University of Chicago)普利茲克分子工程學(xué)院(Pritzker School of Molecular Engineering)與加州大學(xué)圣地亞哥分校(UC San Diego)訪問學(xué)者組成的電池研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一類特殊材料。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的這類“亞穩(wěn)態(tài)氧氧化還原材料”呈現(xiàn)出反直覺的負(fù)熱膨脹特性。被擠壓時(shí)膨脹,受熱時(shí)收縮,這看似違反物理定律的“逆天性”材料,正從實(shí)驗(yàn)室走向現(xiàn)實(shí)。
根據(jù)芝加哥大學(xué)分子工程學(xué)院的Shirley Meng教授解釋說,加熱這類材料時(shí),其體積不會(huì)增大,反而會(huì)收縮。我們相信能通過氧化還原化學(xué)調(diào)控這些材料的特性,這將開啟激動(dòng)人心的應(yīng)用場景。除了技術(shù)應(yīng)用潛力,這項(xiàng)研究更推動(dòng)了基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步,將改變我們對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的理解。
而且通過精確調(diào)控材料對(duì)熱能等能量的響應(yīng),科學(xué)家們還有望開發(fā)零熱膨脹材料,這也將徹底改變建筑等領(lǐng)域。研究團(tuán)隊(duì)還通過千兆帕斯卡級(jí)壓力測試發(fā)現(xiàn)材料的“負(fù)壓縮性”——當(dāng)材料被全方位壓縮時(shí),它會(huì)反向膨脹。
這種抗熱耐壓特性或使某些理論上的構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí),例如:將電動(dòng)飛機(jī)艙壁同時(shí)作為電池結(jié)構(gòu),通過新材料抵御不同海拔的溫壓變化,真正突破現(xiàn)有技術(shù)極限。
如同對(duì)熱能和壓力的反向響應(yīng),這些亞穩(wěn)態(tài)材料對(duì)電壓的電化學(xué)反應(yīng)也呈現(xiàn)逆特性,這不僅是科學(xué)發(fā)現(xiàn),更為電池研究開辟新徑。施加電壓能將材料重置至原始狀態(tài),實(shí)現(xiàn)電池性能修復(fù)。
二、芝大與UCSD在科研方面實(shí)力如何
1、芝加哥大學(xué)
芝加哥大學(xué)不僅是美國科研體系的支柱之一,更在經(jīng)濟(jì)學(xué)、物理學(xué)、社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域塑造了全球?qū)W術(shù)范式。其科研實(shí)力既體現(xiàn)在歷史性突破(如核反應(yīng)堆),也反映在持續(xù)的學(xué)科領(lǐng)導(dǎo)力(如14個(gè)學(xué)科位列全球前10)。
例如:芝大管理或聯(lián)合運(yùn)營多個(gè)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室,包括:
阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(全球首個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室,主導(dǎo)能源、環(huán)境等領(lǐng)域研究);
費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室(高能物理研究的核心機(jī)構(gòu),曾發(fā)現(xiàn)頂夸克);
Kavli宇宙學(xué)研究所(專注于暗物質(zhì)、暗能量等前沿研究);
恩里科·費(fèi)米研究所(核物理與粒子物理的重要研究中心)。
這些實(shí)驗(yàn)室不僅是美國科研體系的核心組成部分,還曾誕生過劃時(shí)代的成果,例如二戰(zhàn)期間在芝大校園內(nèi)建成的人類第一臺(tái)核反應(yīng)堆(芝加哥一號(hào)堆),直接開啟了原子能時(shí)代。
2、UCSD大學(xué)
UCSD科研實(shí)力可不差,體現(xiàn)在教授學(xué)生方面有足夠的資源來使用:
諾獎(jiǎng)級(jí)團(tuán)隊(duì):截至2025年,UCSD共有29位諾貝爾獎(jiǎng)得主,涵蓋化學(xué)、醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域。
院士密度高:擁有70名美國國家科學(xué)院院士、57名工程院院士、45名醫(yī)學(xué)院院士。
科研資源下沉:本科生從大二即可加入教授團(tuán)隊(duì),參與基因測序、算法優(yōu)化等項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)室開放率達(dá)90%。
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