위스콘신-매디슨 대학교의 재료 과학 엔지니어 팀인 고급 컴퓨팅 기술 및 분자 수준 시뮬레이션을 사용하여 빠른 산소 도체로 작용하는 새로운 종류의 재료를 확인, 합성 및 테스트했습니다. 이러한 유형의 재료는 결국 지속 가능한 에너지 관련 기술을 개선 할 수 있습니다.자연 재료.
산소를 빠르게 전도하는 재료는 고체 룰렛 돌리기 프로그램 및 양성자 세라믹 연료 전지, 가스 센서, 지속 가능한 수소를 생산하는 전해질, 디지털 메모리를위한 룰렛 돌리기 프로그램 기반 막작 및 가스 분리 막을 포함하여 많은 신흥 및 개발 기술에 중요합니다.
그러나 상업적으로 이용 가능한 대부분의 신흥 산소 도체는 대부분의 고온에서만 작동하여 약 1,400 화씨에서만 작동하여 실행 비용이 많이 들고 수명을 줄입니다.
그 이유는데인 모건, 교수룰렛 돌리기 게임 부서룰렛 돌리기 게임 과학 및 공학, 박사후 연구원 Jun Meng 및 MD Sariful Sheikh 및 직원 과학자와 함께Ryan Jacobs, Will Nachlas및 Xiangguo Li는 저온에서 작동 할 수있는 새로운 종류의 룰렛 돌리기 프로그램 물질이 있는지 조사하기로 결정했습니다.
대부분의 산소 수송 재료에서 산소 이온은 물질의 결정질 격자에서 구멍 또는 빈 부위를 통과합니다. 그러나 연구자들은 산소 이온이 결정 격자에 다소 걸려있는 간질 수송 재료라고 불리는 또 다른 클래스를 확인했습니다.
팀의 목표는 생산하기 쉽고 간질 운송을 허용하는 자료를 찾는 것이 었습니다. 시작하기 위해 Meng은 계산 기술을 사용하여 가장 알려진 룰렛 돌리기 프로그램 데이터베이스에서 34,000 개의 재료를 모두 평가했습니다.
팀은 Perrierite/Chevkinite 제품군의 구성원 인 LMS 중 하나 인 LMS로부터 하나의 예시적인 구성을 합성하고 그 특성을 테스트했습니다. 셰이크는“우리는 룰렛 돌리기 프로그램 전도도를 측정 한 결과 가장 잘 알려진 재료와 비슷한 것으로 나타 났으며, 이는 매우 흥미 롭다”고 말했다.
팀은 LMS에 대한 희망을 고정시키지 않으며 테스트 사례라고 말합니다. Morgan은“우리는 인상적인 성능을 가진 예를 발견하여 접근 방식의 타당성을 보여줍니다.
Jacobs는 팀이 LMS를 식별하는 데 사용한 계산 프로세스는 매우 강력하다고 말했습니다. "그것은 우리 에게이 특정한 자료를 줄뿐만 아니라 실제로 우리에게 유망한 것처럼 보이는 몇 가지 고유 한 재료 가족을 주었다"고 그는 말합니다.
실제로 Morgan은 자신을 포함한 자료 과학자가 LMS에 이러한 속성을 가지고 있다고 직관적으로 믿었을 것입니다. 그는 현대적이고 계산 중심 재료 설계의 증가하는 힘을 보여줍니다.
주요 이미지 캡션 : 왼쪽에서 오른쪽으로, 연구원 MD Sariful Sheikh, Ryan Jacobs, Jun Meng 및 Dane Morgan. 크레딧 : Joel Hallberg.
Dane Morgan은 Harvey D. Spangler 공학 교수입니다. 다른 저자에는 Doe National Energy Technology Laboratory의 Jian Liu가 웨스트 버지니아 주 모건 타운입니다.
저자는 미국 에너지 부 (DOE), 기본 에너지 과학 (BES), 수상 # DE-SC0020419에 따라 자금을 인정합니다. 이 작업은 National Science Foundation 보조금 ACI-1548562에서 지원하는 Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE)를 사용했습니다.