Nanotechnology Now - Comunicato stampa: La matrice porosa di platino si dimostra promettente come nuovo materiale per attuatori

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Struttura microscopica e prestazioni di attuazione del platino nanoporoso (np-Pt) (IMMAGINE) TSINGHUA UNIVERSITY PRESS Struttura microscopica e prestazioni di attuazione del platino nanoporoso (np-Pt) DIDASCALIA Np-Pt è costituito da legamenti di piccolo diametro interconnessi, o filamenti, di platino piccolo quanto due nanometri (10-9 m) di diametro con minuscoli pori in mezzo. La piccola natura dei legamenti del platino e i numerosi minuscoli pori migliorano la stabilità strutturale del materiale e la sua conduttività energetica, come indicato dal grafico che illustra la densità di corrente, ovvero la quantità di carica che fluisce attraverso una particolare area in un dato tempo, e relativa cambio di lunghezza. CREDITO Materiali e dispositivi energetici, Tsinghua University Press

Struttura microscopica e prestazioni di attuazione del platino nanoporoso (np-Pt) (IMMAGINE)
STAMPA DELL'UNIVERSITÀ DI TSINGHUA

Struttura microscopica e prestazioni di attuazione del platino nanoporoso (np-Pt)
DIDASCALIA
Np-Pt è costituito da legamenti di piccolo diametro interconnessi, o filamenti, di platino piccoli quanto due nanometri (10-9 m) di diametro con minuscoli pori in mezzo. La piccola natura dei legamenti del platino e i numerosi minuscoli pori migliorano la stabilità strutturale del materiale e la sua conduttività energetica, come indicato dal grafico che illustra la densità di corrente, ovvero la quantità di carica che fluisce attraverso una particolare area in un dato tempo, e relativa cambio di lunghezza.

CREDITO
Materiali e dispositivi energetici, Tsinghua University Press

Abstract:
Gli attuatori sono componenti comuni delle macchine che convertono l'energia in movimento, come i muscoli del corpo umano, i vibratori dei telefoni cellulari o i motori elettrici. I materiali ideali per gli attuatori necessitano di buone proprietà elettrochimiche per condurre ripetutamente correnti elettriche costituite da flussi di elettroni. Inoltre, i materiali degli attuatori richiedono eccellenti proprietà meccaniche per resistere allo stress fisico associato al movimento continuo. Il platino nanoporoso (np-Pt), una matrice di platino contenente minuscoli pori per aumentare la conduzione di energia, è stato recentemente creato in grandi quantità e in modo economicamente vantaggioso, rendendo np-Pt un materiale per attuatori ideale e più pratico.

La matrice porosa di platino si dimostra promettente come nuovo materiale per attuatori

Tsinghua, Cina | Pubblicato il 17 novembre 2023

Un gruppo di scienziati dei materiali dell'Università della Tecnologia di Amburgo, in Germania, ha prodotto un materiale np-Pt a legame ultrafine costituito da una rete casuale e interconnessa di filamenti o legamenti di platino molto fini, piccoli quanto due nanometri (10-9 m). ) di diametro. Questa rete crea anche piccoli pori tra i filamenti, il che migliora il movimento degli elettroni o degli atomi carichi attraverso il materiale. È importante sottolineare che il team ha utilizzato un metodo di produzione efficiente che ha ridotto i costi associati alla sintesi di un np-Pt. Diminuendo il diametro dei filamenti di Pt, aumentano sia il rapporto superficie-volume che la stabilità meccanica del materiale np-Pt, migliorando le prestazioni dell'attuatore del materiale.

I ricercatori hanno pubblicato il loro studio su Energy Materials and Devices, il 17 ottobre 2023.

Rispetto ad altri metalli e materiali nanoporosi studiati per il loro potenziale utilizzo come attuatori, il team ha scoperto che np-Pt era fisicamente più robusto e probabilmente funzionerebbe bene come materiale per sensori o rilevatori rispetto ad altri materiali nanoporosi che sono troppo fragili.

"La dimensione sottile del legamento di np-Pt potrebbe fornire un'area superficiale migliorata che rende il materiale un promettente... catalizzatore di reazioni chimiche e un materiale attuatore", ha affermato Haonan Sun, primo autore dell'articolo e ricercatore nel gruppo di ricerca di Sistemi integrati di nanomateriali metallici presso l'Università della Tecnologia di Amburgo. Come catalizzatore, np-Pt accelererebbe la velocità di reazioni chimiche specifiche.

L'aspetto più singolare dello studio è stato il modo in cui i ricercatori hanno prodotto il materiale np-Pt. “Il principale passo avanti in questa ricerca è che abbiamo ottenuto np-Pt in massa mediante deallegazione elettrochimica. Gli studi precedenti sull’np-Pt erano tutti basati su nanoparticelle o pellicole preparate utilizzando particelle di Pt commerciali più costose. Quindi il metodo semplice ed economico di deallocazione aumenta la praticità dell’np-Pt e rende possibili ulteriori ricerche”, ha affermato Sun.

Nello specifico, la deallega è un processo di lisciviazione o corrosione selettiva in cui un componente di una lega, o miscela di materiali, viene rimosso selettivamente dal materiale. Prima del processo di deallegazione, il materiale è una miscela uniforme. Dopo il processo di lisciviazione selettiva, i materiali miscelati più chimicamente attivi vengono parzialmente rimossi dal materiale, lasciando dietro di sé minuscoli pori. In questo caso, np-Pt è stato prodotto mediante lisciviazione selettiva del rame da una lega platino-rame (Pt15Cu85) utilizzando acido solforico (H2SO4).

Prima di questo studio, l'np-Pt non era mai stato prodotto in grandi quantità. Il gruppo di ricerca suggerisce che le prestazioni di successo dell'np-Pt sfuso servano da modello per lo sviluppo di altri metalli nanoporosi che potrebbero essere studiati per la loro idoneità come potenziali materiali attuatori, sensori di deformazione o catalizzatori di reazioni chimiche.

Una volta stabilite le prestazioni del materiale dell'attuatore di np-Pt, il team attende con ansia di determinare gli effetti del materiale sulle reazioni chimiche. “Il prossimo passo di questo studio è studiare la proprietà del catalizzatore chimico del nostro np-Pt. Abbiamo già scoperto alcuni fenomeni molto interessanti con np-Pt nella reazione di riduzione dell’ossigeno che combina ossigeno e idrogeno per formare acqua… e vorremmo fare qualche ricerca più approfondita al riguardo”, ha affermato Sun.

Altri contributori includono Yizhou Huang del gruppo di ricerca sui sistemi integrati di nanomateriali metallici presso l'Università di Tecnologia di Amburgo, in Germania e Shan Shi del gruppo di ricerca sui sistemi integrati di nanomateriali metallici presso l'Università di Tecnologia di Amburgo e l'Istituto di meccanica dei materiali presso Helmholtz-Zentrum Hereon a Geesthacht, Germania.

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