Ученые обнаружили странный материал, нарушающий законы физики: какие технологии он изменит

Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет SciTechDaily.

Физики сделали открытие, которое бросает вызов законам термодинамики. Ученые обнаружила материалы, которые демонстрируют отрицательное тепловое расширение в метастабильных, кислородно-окислительно-восстановительных активных состояниях.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Удивительно, но в то время как материал ведет себя обычным образом под воздействием тепла, давления или электричества в своем стабильном состоянии, ученые обнаружили, что в недавно открытом метастабильном состоянии его реакции полностью меняются на противоположные. И это бросает вызов законам физики. При нагревании материал сжимается, а не расширяется.

Ученые считают, что свойства материалов можно точно настроить с помощью окислительно-восстановительной химии, что открывает возможность для изменения нынешних технологий. Физики считают, что с помощью таких материалов можно создать новые батареи с более высокой удельной энергией.

Ученые считают, что, регулируя то, как эти материалы реагируют на тепло и другие формы энергии, можно создать материалы с нулевым тепловым расширением. Это могло бы произвести революцию в таких областях, как строительство. Ведь в данном случае, материалы, составляющие различные компоненты зданий, могут перестать менять объем.

Но тепло является только одной из форм энергии. Физики изучили, как материал реагирует на механическую энергию, когда его подвергали такому сильному давлению, которое можно наблюдать глубокого в недрах Земли. К удивлению, ученые обнаружили то, что они назвали отрицательной сжимаемостью. Это явление является тем же самым, что и отрицательное тепловое расширение. Если приложить сильное давление, то материал должен сжиматься, но ученые увидели, что он наоборот расширяется.

По словам ученых, материал, способный противостоять теплу или давлению, может воплотить в жизнь некоторые теоретические идеи, такие как структурные батареи, где стенки электрического самолета также служат его батареей, делая самолет легче и эффективнее.

Также ученые выяснили, что реакция материала на напряжение также меняется на противоположную, как и случае с теплом и давлением. Ученые говорят, что это открытие важно для исследования батарей. Используя напряжение можно вернуть материал в его первоначальное состояние, то есть можно восстановить стареющую батарею.

Чтобы понять, что такое метастабильное состояние, представьте себе мяч, который находится на вершине холма. Наверху он находится в нестабильном состоянии и скатывается вниз, а внизу он находится в стабильном состоянии и остается на месте. Метастабильное состояние похоже на мяч, который находится в небольшом углублении около вершины холма, поскольку он кажется стабильным, но небольшой толчок может заставить его двигаться. Одним из самых известных метастабильных материалов является алмаз, метастабильная форма графита.

Чтобы вернуть материалы из метастабильного состояния в стабильное, не всегда нужно использовать тепловую энергию. Для этого можно использовать любую форму энергии. Это открывает путь к восстановлению стареющих батарей электромобилей. Используя электрохимическую энергию для возвращения материалов батареи в стабильное состояние, можно восстановить первоначальный запас хода, когда электромобиль был новым, говорят физики.

Как уже писал Фокус, марсоход NASA сделал неожиданное открытие на Марсе. Он обнаружил признаки важнейшего процесса для жизни. Таким образом ученые нашли одно из лучших доказательств того, что жизнь на Красной планете могла существовать. Также выяснилось, что могло уничтожить эту жизнь.