執(zhí)行器是將能量轉(zhuǎn)化為運動的常見機器部件，例如人體的肌肉、手機中的振動器或電動機。理想的執(zhí)行器材料需要良好的電化學(xué)性能來重復(fù)傳導(dǎo)由流動電子形成的電流。
此外，執(zhí)行器材料需要優(yōu)異的機械性能，以承受與持續(xù)運動相關(guān)的物理應(yīng)力。納米多孔鉑(np-Pt)是一種含有微小孔隙以增加能量傳導(dǎo)的鉑基體，最近以經(jīng)濟高效的方式大量生產(chǎn)，使np-Pt成為理想且更實用的執(zhí)行器材料。
德國漢堡漢堡理工大學(xué)的一組材料科學(xué)家制造了一種超細韌帶np-Pt材料，該材料由非常細的鉑絲或韌帶隨機互連的網(wǎng)絡(luò)組成，小至兩納米(10-9))在直徑上。
該網(wǎng)絡(luò)還在股線之間形成微小的孔隙，從而改善電子或帶電原子在材料中的運動。重要的是，該團隊使用了一種有效的制造方法，降低了合成np-Pt的成本。通過減小Pt線的直徑，np-Pt材料的表面積與體積比和機械穩(wěn)定性都會提高，從而改善材料的執(zhí)行器性能。
研究人員在《能源材料與設(shè)備》上發(fā)表了他們的研究上發(fā)表了他們的研究成果。
與正在研究的其他納米多孔金屬和材料作為執(zhí)行器的潛在用途相比，研究小組發(fā)現(xiàn)np-Pt物理上更堅固，并且與其他過于脆弱的納米多孔材料相比，很可能作為傳感器或探測器材料。
“np-Pt的細韌帶尺寸可以提供更大的表面積，這使得該材料成為一種有前途的……化學(xué)反應(yīng)催化劑以及執(zhí)行器材料，”該論文的第一作者、該研究組的研究員HaonanSun說。漢堡工業(yè)大學(xué)的集成金屬納米材料系統(tǒng)。作為催化劑，np-Pt可以加快特定化學(xué)反應(yīng)的速率。
這項研究最獨特的地方在于研究人員如何制造np-Pt材料。“這項研究的主要突破是我們通過電化學(xué)脫合金獲得了塊狀np-Pt。過去對np-Pt的研究都是基于使用更昂貴的商業(yè)Pt顆粒制備的納米顆粒或薄膜。因此，簡單且廉價的脫合金方法增加了np-Pt的實用性，并使進一步的研究成為可能。”Sun說。
具體來說，脫合金是一種選擇性浸出或腐蝕的過程，其中合金或材料混合物的一種成分被選擇性地從材料中去除。在脫合金過程之前，材料是均勻的混合物。經(jīng)過選擇性浸出過程后，化學(xué)活性較高的混合材料從材料中部分去除，留下微小的孔隙。
在這種情況下，np-Pt是通過使用硫酸(H2SO4)從鉑銅合金(Pt15Cu85)中選擇性浸出銅來制造的。)選擇性地浸出銅來制造np-Pt。
在這項研究之前，NP-Pt也從未大批量生產(chǎn)過。研究小組認為，塊狀np-Pt的成功性能可以作為開發(fā)其他納米多孔金屬的模型，可以研究它們作為潛在執(zhí)行器材料、應(yīng)變傳感器或化學(xué)反應(yīng)催化劑的適用性。
隨著np-Pt執(zhí)行器材料性能的確立，該團隊期待確定該材料對化學(xué)反應(yīng)的影響。“這項研究的下一步是研究我們的np-Pt的化學(xué)催化劑特性。我們已經(jīng)在塊狀np-Pt的氧還原反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的現(xiàn)象，該反應(yīng)將氧和氫結(jié)合形成水……我們將希望對此做一些更深入的研究，”孫說。
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