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材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明的基石,材料学的发展一定程度上反映着人类物质文明的发展状况。因此一直以来材料都与国民经济、国民生活、社会发展、国防建设联系在一起。而在历史的长河中,越来越多的材料因为其本身优秀的理化性质被长期使用,逐渐成为了大家印象中可靠的“传统材料”。
某种程度上来说,传统材料在我们的身边无处不在,支撑着社会的基本运作,维系着商品市场的稳定。但与此同时,时代发展带来的需求提升,也一定程度上刺激了材料需求的改变,因此,新材料也随着时代的发展不断出现。从概念上来说,新材料是一种相对概念,相较于传统材料它们处于研发阶段或者刚刚完成研发,在成熟性上不如传统材料,但是体现出的性能更加优异。
但实际上,从实用角度以及技术发展的角度来说,新材料和传统材料的优劣都不是绝对的,一方面随着技术的成熟,产品的普及,新材料也会在某一个节点成为传统材料;另一方面,传统材料在研发过程中也可能催生出性能优异的新产品。例如最近,美国麻省理工学院就用两种历史悠久的传统材料,创造出了一种超级电容。
据悉,麻省理工的研究团队发现,以特定的方式,将水泥和炭黑两种传统材料结合,可以构成一种新的、低成本的导电纳米复合材料。并且这一成果有望运用到太阳能、风能和潮汐能等可再生能源领域,让能源网络在可再生能源供应波动的情况下保持稳定。
据了解,这种新型的导电纳米复合材料,其生产的关键在于特殊的水泥基材料。了解电容工作原理的人应该清楚,电容器可储存的电量取决于其导电板的总表面积,而通过水将水泥和高导电性的炭黑组合后,可以形成一种内表面积高,且内部存在致密、相互连接的导电材料网络的混凝土,这种混凝土固化后,就能作为优秀的电容器使用。
根据相关研究团队提供的数据来看,一块45立方米大小的纳米炭黑掺杂混凝土块将有足够的容量储存约10千瓦时的能量,这些能量足够支撑一个家庭一天的用电量,并且这种电容的充放电速度也比电池快。不仅如此,理论上来说,如果用这种混凝土来铺设道路,那么只要优化电动汽车的结构,就能够实现电动汽车行驶时为其提供非接触式充电。事实上,混凝土作为常用的建筑材料,可以应用的范围更加广泛,类似的思路自然也更多。
当然目前这项技术还存在许多的问题需要优化,并且这种电容本身也显得匪夷所思了,但是从能源发展的角度来说,这未尝不是一种全新的发展思路,值得我们去期待其未来的表现。
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