科学家发明可储存和释放大量能量新材料

科学家发明了一种新型储能材料，不仅可以储存大量能量，还可以由程序控制来释放能量。这种材料在机器人、头盔等保护设备上将有广泛的用途。

新型“橡胶-磁铁”能量储存材料示意图。

主要研究者之一麻萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）高分子科学与工程教授阿尔弗雷德·克罗斯比（Alfred Crosby）说，这种材料就如同橡皮筋一样，拉伸后放开，它就弹回去。

这种材料是在类似橡胶的材料里面加入微小的磁铁，利用物质“相位变化”的特性吸收和释放能量。

所谓相位变化就是一种材料从一种形式向另一种形式的变化。比如水变成蒸汽、水泥的凝固，这都是物质的相变。这个过程中或者吸收能量，或者释放能量。

而且，相位变化不一定是物质在液态、固态和气态之间的变化，即使都是固态，也可以有相位的变化。释放能量的相位变化可以为一些设备提供能源，但是以前，任何材料能释放的能量都很有限，不足以作为供能设施。

“为了增大吸收和释放的能量，必须在分子或原子层面设计一种新型结构，”克罗斯比说，这难度很大，而且释放能量的过程往往不受控。

克罗斯比说这份研究终于找到办法，不仅发明了新型的“橡胶-磁铁”材料，还能够通过编写的程序控制它释放能量。

研究组说，他们借鉴了自然界像捕蝇草这类快速应激的机制。向这种弹力材料内加入磁铁小颗粒，控制材料的相位变化——让材料按照需要进行变化：既可以从较强的冲击中捕获能量，也能以爆炸式的极快速度释放大量的能量。

这份研究1月4日发表于美国国家科学院院刊（PNAS）。