p Pesquisadores da Queen Mary University of London, A Universidade de Cambridge e o Instituto Max Planck para Pesquisa do Estado Sólido descobriram como uma pitada de sal pode ser usada para melhorar drasticamente o desempenho das baterias. p Eles descobriram que adicionar sal ao interior de uma esponja supermolecular e depois assá-la em alta temperatura transformava a esponja em uma estrutura à base de carbono.

p Surpreendentemente, o sal reagiu com a esponja de maneiras especiais e a transformou de uma massa homogênea em uma intrincada estrutura com fibras, struts, pilares e teias. Este tipo de estrutura de carbono 3-D hierarquicamente organizada tem se mostrado muito difícil de crescer em um laboratório, mas é crucial para fornecer transporte iônico desimpedido para locais ativos em uma bateria.

p No estudo, publicado em JACS ( Jornal da American Chemical Society ), os pesquisadores demonstram que o uso desses materiais em baterias de íon de lítio não só permite que as baterias sejam carregadas rapidamente, mas também em uma das capacidades mais altas.

p Devido à sua arquitetura intrincada, os pesquisadores denominaram essas estruturas de 'nano-diatomáceas', e acreditam que também podem ser usados ​​no armazenamento e conversão de energia, por exemplo, como eletrocatalisadores para produção de hidrogênio.

p Autor principal e líder do projeto, Dr. Stoyan Smoukov, da Escola de Engenharia e Ciência dos Materiais da Queen Mary, disse:"Essa metamorfose só acontece quando aquecemos os compostos a 800 graus centígrados e foi tão inesperada quanto incubar dragões nascidos do fogo em vez de obter ovos cozidos na Guerra dos Tronos. É muito satisfatório que, após a surpresa inicial, também descobrimos como controlar as transformações com a composição química. "

p Carbono, incluindo grafeno e nanotubos de carbono, é uma família dos materiais mais versáteis da natureza, usado em catálise e eletrônica por causa de sua condutividade e estabilidade química e térmica.

p Nanoestruturas 3-D baseadas em carbono com vários níveis de hierarquia não apenas podem reter propriedades físicas úteis, como boa condutividade eletrônica, mas também podem ter propriedades únicas. Estes materiais à base de carbono 3-D podem apresentar molhabilidade melhorada (para facilitar a infiltração de íons), alta resistência por unidade de peso, e vias direcionais para o transporte de fluidos.

p Isto é, Contudo, muito desafiador fazer estruturas hierárquicas de vários níveis baseadas em carbono, particularmente por meio de rotas químicas simples, no entanto, essas estruturas seriam úteis se esses materiais fossem feitos em grandes quantidades para a indústria.

p A esponja supermolecular usada no estudo também é conhecida como um material de estrutura metálica orgânica (MOF). Esses MOFs são atraentes, materiais porosos projetados molecularmente com muitas aplicações promissoras, como armazenamento e separação de gás. A retenção de grande área de superfície após a carbonização - ou cozimento em alta temperatura - os torna interessantes como materiais de eletrodo para baterias. Contudo, até agora, a carbonização de MOFs preservou a estrutura das partículas iniciais como a de uma espuma densa de carbono. Ao adicionar sais a essas esponjas de MOF e carbonizá-las, os pesquisadores descobriram uma série de materiais à base de carbono com vários níveis de hierarquia.

p Dr. R. Vasant Kumar, um colaborador no estudo da Universidade de Cambridge, comentou:"Este trabalho leva o uso dos MOFs a um novo nível. A estratégia de estruturação de materiais de carbono pode ser importante não apenas no armazenamento de energia, mas também na conversão de energia, e detecção. "

p Autor principal, Tiesheng Wang (王铁胜), da Universidade de Cambridge, disse:"Potencialmente, poderíamos projetar nano-diatomáceas com as estruturas desejadas e locais ativos incorporados no carbono, pois há milhares de MOFs e sais para selecionarmos. "