Зубцы моллюска позволят улучшить солнечные и литий-ионные батареи
Адьюнкт-профессор Калифорнийского университета в Риверсайде Дэвид Кизайлус (David Kisailus) использовал зубцы панцирного моллюска, как идею для создания недорогих наноматериалов, способных повысить эффективность солнечных элементов и литий-ионных батарей.
Объектом исследования, результаты которого опубликованы в журнале Advanced Functional Materials, был криптохитон Стеллера (Cryptochiton stelleri), самый крупный представитель класса панцирных моллюсков, обитающий в прибрежной зоне Тихого океана: от Калифорнии, до Аляски и Берингового моря.
Эти моллюски питаются водорослями, соскабливая их со скал при помощи специального органа, называемого радула. Он похож на рашпиль и состоит из
Оказалось, что эти зубцы состоят из самого твердого биоматериала, существующего на Земле, магнетита. Ученый выяснил, что формирование структуры внешней твердой зоны зубцов криптохитона происходит в три этапа. Сначала, на волокнистой хитиновой основе (сложный сахарид) образуются кристаллы гидратированного оксида железа (ферригидрита). Затем эти нанокристаллические частицы преобразуются в магнитный оксид железа (магнетит). Такие магнетитные частицы растут вдоль органических волокон, формируя параллельные стержни, которые и придают зубцам их высокую прочность.
Открытый процесс биоминерализации происходит при комнатной температуре, то есть, внедренный в производство он обещает оказаться весьма малозатратным. Контролируя размер кристаллов, форму и ориентацию создаваемых наноструктур, Кизайлус рассчитывает получить материалы, которые позволят солнечным батареям преобразовывать в электричество больше солнечной энергии, а литий-ионным аккумуляторам — заряжаться быстрее.
Та же технология может быть применена для изготовления силовых элементов корпусов автомобилей и самолетов, устойчивой к истиранию одежды, более эффективных нефтяных и зубных буров и многого другого.