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研究人员在针叶树花粉中发现纳米泡沫 可用于为汽车提供动力

汽车 盖世汽车网    2022-02-11 17:20

盖世汽车讯 据外媒报道,伦敦自然历史博物馆(Natural History Museum)和法国欧洲同步辐射设施(ESRF)的科学家发现,针叶树的花粉壁上含有一种自然产生的“纳米泡沫”,其孔径不足千分之一毫米。这种以前只能人工制造的材料具有多种用途,包括开发成本更低的电动汽车电池。

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(图片来源:伦敦自然历史博物馆)

 

研究人员选择分析针叶树花粉,是因其进化历史比开花植物的花粉更长,而且细胞壁更厚,可以有效地与该馆收藏的化石材料进行比较。该博物馆微体古生物学研究馆员Stephen Stukins博士表示:“以前,科学家从未描述过这样的生物纳米泡沫。”

为了研究这种结构,研究人员利用ESRF的ID16A光束线,通过X射线纳米断层扫描和X 射线荧光纳米成像,对花粉壁进行实验。ESRF的研究人员Alexandra Pacureanu表示:“这些技术发挥了独特的作用,使研究人员能够首次探索完整颗粒中的纳米级3D结构和天然元素组成,无需染色、树脂包埋或切片。”

研究人员分析花粉壁的特性,包括光滑度、柔韧性和化学成分,然后在现代花粉和化石花粉之间进行比较。研究数据首次揭示了一种由大自然制成的纳米泡沫结构。Stukins解释说:“这种泡沫是保护生物体遗传密码的一种适应物,帮助植物群体在过去几亿年发生的环境和气候侵袭中生存下来,例如化学和物理攻击、酸雨或紫外线辐射。”

此外,研究人员发现,花粉壁中含有大量的钙,可能像在骨骼中一样加强细胞壁。而且,古代和现代花粉的弹性范围大致相似,表明这种纳米泡沫甚至可以保持其特性超过1.65亿年。

该团队使用ESRF的原子力显微镜 (AFM), 将花粉壁与其他天然和合成泡沫进行比较。观察显示,所有材料的机械性能都是一致的,由此证实了纳米泡沫假设。

这种纳米泡沫结构的潜在应用之一是钠离子电池。与锂离子电池类似,钠离子电池可用于电动汽车和笔记本电脑等各种产品中,而且钠储量很丰富。然而,这类电池的可充电次数远少于锂电池。花粉壁的纳米泡沫结构,有助于提高钠电池的效率。该馆微体古生物学研究馆员Giles Miller表示:“在碳负极中采用这种泡沫结构,能够保留部分钠离子,使电池更高效地运行。”

这种纳米泡沫还可能用于纳米级混合材料和绝缘应用。

该项研究将有助于科学界以花粉为模板来设计仿生材料。该团队将进一步了解这种泡沫在花粉中起到的确切作用,以及为什么有些花粉中含有纳米泡沫,其他植物却没有等。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4161HSS

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