Los científicos de la Universidad de Chicago Molecular Engineering y la Universidad de San Diego California descubrieron una nueva clase de sustancias que contradicen las leyes básicas de la termodinámica.
Estas sustancias de metastabiles recientemente descubiertas se reducen en volumen cuando se calientan y se expanden bajo alta presión.
Liderando el equipo de investigación. Dr. Shirley Meng, «Creemos que podemos ajustar las propiedades de estos materiales a través de la química redox. Esto puede abrir la puerta a aplicaciones muy emocionantes», dijo. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Nature.
Características que desafían las reglas de la física
De acuerdo con las reglas termodinámicas, cuando se calienta una sustancia, el volumen se reduce cuando se comprime. Sin embargo, los investigadores han desarrollado materiales de metastabiles que actúan en contraste con estas reglas.
Prof. Meng, «Cuando calienta el material, el volumen se encoge. Esto es bastante inusual», dijo.
Este comportamiento de la materia es un revolucionario no solo en términos de ciencias básicas, sino también en términos de tecnologías prácticas.
Ofrece grandes oportunidades, especialmente en áreas como la renovación de baterías de vehículos eléctricos, sistemas de batería estructural y producción de materiales resistentes al calor.
La batería estructural y la expansión térmica cero pueden ser posibles
El Dr. Minghao Zhang dijo que estas nuevas sustancias de clase se pueden ajustar para mostrar una expansión térmica cero. Esto puede ser innovador en el sector de la construcción.
«Los cambios de volumen relacionados con el calor de los diferentes materiales de construcción utilizados en cada edificio pueden causar problemas graves. Sin embargo, tales problemas pueden prevenirse gracias a estos materiales», dijo.
Además del calor, su comportamiento bajo presión es sorprendente: la sustancia continúa expandiéndose incluso bajo una presión intensa a nivel gigapascal.
El Dr. Zhang explicó esta característica con las palabras: «Si comprime una sustancia de todas las direcciones, naturalmente espera que el volumen se encoja. Pero esta sustancia está haciendo lo contrario», dijo.
Las baterías que envejecen pueden regresar al primer día
Los investigadores también examinaron las reacciones de estas sustancias a la energía electroquímica. Cuando se aplica el voltaje eléctrico a estas sustancias metásticas, pueden volver a su estado estable original. Esto significa que la capacidad de las baterías caseras usadas se puede aumentar nuevamente.
Dr. “Con una aplicación de voltaje, la batería puede volver al primer día con una aplicación de voltaje.
La transición del descubrimiento científico a la industria está dirigida
Otra contribución de la investigación es que da una nueva dimensión a la comprensión en las ciencias básicas. El Prof. Meng, «Esto no solo es tecnológico, sino que también crea científicamente un cambio de paradigma», dijo.
Los investigadores apuntan a hacerlo aplicable en muchas áreas, desde sistemas de almacenamiento de energía hasta tecnologías espaciales al examinar el comportamiento químico de la nueva sustancia con más detalle.
