Исполнительные механизмы — это обычные компоненты машин, преобразующие энергию в движение, такие как мышцы человеческого тела, вибраторы в мобильных телефонах или электродвигатели. Идеальные материалы привода должны иметь хорошие электрохимические свойства, чтобы многократно проводить электрические токи, состоящие из текущих электронов.

Кроме того, материалы привода требуют отличных механических свойств, чтобы выдерживать физические нагрузки, связанные с непрерывным движением. Нанопористая платина (np-Pt), платиновая матрица, содержащая крошечные поры для увеличения проводимости энергии, была недавно создана в больших количествах и экономически эффективным способом, что делает np-Pt идеальным и более практичным материалом для привода.

Группа ученых-материаловедов из Гамбургского технологического университета в Гамбурге, Германия, изготовила материал np-Pt со сверхтонкими связками, состоящий из случайной взаимосвязанной сети очень тонких платиновых нитей или связок размером всего два нанометра (10 нанометров).^-9 м) в диаметре.

Эта сеть также создает крошечные поры между нитями, что улучшает движение электронов или заряженных атомов через материал. Важно отметить, что команда использовала эффективный метод производства, который снизил затраты, связанные с синтезом np-Pt. При уменьшении диаметра нитей Pt увеличивается соотношение поверхности к объему и механическая стабильность материала np-Pt, что улучшает характеристики привода материала.

Исследователи опубликовали свое исследование в Энергетические материалы и устройства.

По сравнению с другими нанопористыми металлами и материалами, которые исследуются на предмет их потенциального использования в качестве приводов, команда обнаружила, что np-Pt физически более прочен и, вероятно, будет хорошо работать в качестве материала для датчиков или детекторов по сравнению с другими нанопористыми материалами, которые слишком хрупкие.

«Маленький размер связок np-Pt может обеспечить увеличенную площадь поверхности, что делает этот материал перспективным… катализатором химических реакций, а также исполнительным материалом», — сказал Хаонан Сунь, первый автор статьи и исследователь Исследовательской группы Интегрированные системы металлических наноматериалов в Гамбургском технологическом университете. В качестве катализатора np-Pt ускорит скорость определенных химических реакций.

Самым уникальным в исследовании было то, как исследователи изготовили материал np-Pt. «Главный прорыв в этом исследовании заключается в том, что мы получили объемную np-Pt путем электрохимического делегирования. Все предыдущие исследования np-Pt были основаны на наночастицах или пленках, которые были приготовлены с использованием более дорогих коммерческих частиц Pt. Таким образом, простой и дешевый метод делегирования повышает практичность np-Pt и делает возможным дальнейшие исследования», — сказал Сан.

В частности, делегирование — это процесс избирательного выщелачивания или коррозии, при котором один компонент сплава или смеси материалов выборочно удаляется из материала. До процесса делегирования материал представляет собой однородную смесь. После процесса селективного выщелачивания более химически активные смешанные материалы частично удаляются из материала, оставляя после себя крошечные поры.

В данном случае np-Pt получали путем селективного выщелачивания меди из платино-медного сплава (Pt₁₅Cu₈₅) с использованием серной кислоты (H₂ТАК₄).

До этого исследования np-Pt также никогда не производилась в больших объемах. Исследовательская группа предполагает, что успешная работа объемного np-Pt послужит моделью для разработки других нанопористых металлов, которые можно исследовать на предмет их пригодности в качестве потенциальных исполнительных материалов, тензодатчиков или катализаторов химических реакций.

После установления характеристик приводного материала np-Pt команда надеется определить влияние материала на химические реакции. «Следующим шагом этого исследования является изучение химических каталитических свойств нашей np-Pt. Мы уже обнаружили некоторые очень интересные явления с объемной np-Pt в реакции восстановления кислорода, которая объединяет кислород и водород с образованием воды… и мы бы хотели хотелось бы провести более глубокое исследование по этому поводу», — сказал Сан.