水绝缘体;水不一样;为什么冰滑?
水绝缘体
北卡州立大学,橡树岭国家实验室(ORNL)和德州农工大学已经开发出可以被认为是什么水为储能应用绝缘体。
基本上,研究人员两种材料之间的夹水,使更高的能量存储设备和更高的效率。更具体地说,在实验室中,研究人员开发出一种化合物称为晶体氧化钨脱水。化合物由晶体氧化钨层,由薄层分离的水。
这个材料是一种很有前途的方法来存储和释放能量。“钨氧化物结构水的存在会导致能源存储机制的过渡从电池类型夹层(固态扩散限制)pseudocapacitance(表面动力学限制)。在这里,我们表明,这些电化学机制与材料的力学响应在夹层的质子和提供一个途径利用当地的机械耦合电化学的研究,”研究人员称在《华尔街日报》ACS Nano。
计量技术称为原子力显微镜(AFM)是用来测量材料的扩张和收缩在纳米尺度上。在实验中,AFM检测redox-active储能材料的变形,根据ACS。
AFM氧化钨的结果表明,结构水在小形变率从离子夹层,一个意想不到的发现在结构水的作用,可以使材料具有更高的功率和效率能源存储设备。(来源:数控状态)
“我们测试了晶体氧化钨二水合物晶体氧化钨——缺乏水层,”Veronica Augustyn说,材料科学和工程学副教授数控状态。”,我们发现,水层似乎发挥重要作用的材料响应机械能量储存。
“在实践中,这意味着水层的材料是更有效地储存电荷,失去更少的能量,“Augustyn补充道。
研究员Ruocun“约翰”王数控状态,补充说:“具体来说,我们发现,水层做两件事。水层减少变形,这意味着少材料扩张和收缩时离子进出材料有水层。2、水层使变形更可逆,这意味着材料更容易返回到原来的尺寸。”
水不一样
的巴塞尔大学,汉堡大学和德意志Elektronen-Synchrotron(谜底)组织有表明,水并不是一样的。
水,这是一个分子由一个氧原子与两个氢原子。但是水也存在于两个不同的分子形式。每个表格都有不同方向的旋转的两个氢原子,据研究人员。
旋转可以相同或相反的方向一致。一个对齐是指ortho-water,而另一种是para-water,根据研究人员。两种形式都有几乎相同的物理性质,然而。每个表单,可以表现出不同的化学反应,根据谜底的研究人员和其他人。
两种形式必须分开测试的化学反应。这是使用电动棱镜完成。简单来说,研究人员发送一个喷射的水分子通过电场。
预先ortho-water和面向para-water分子不同的核自旋(蓝色或红色箭头)与diazenylium离子反应中心(左)在不同的速度。(插图:巴塞尔大学,化学系)
研究人员曾与分子在温度接近绝对零度。“帕拉-和ortho-water几乎相同的物理性质使他们分离特别具有挑战性,“说Ardita Kilaj,巴塞尔大学的研究员。
”分子也经常与其他分子发生碰撞,导致核自旋取向改变,对位,ortho-water转变成另一个“添加Jochen Kupper谜底,他也是从汉堡大学教授。“副”和ortho-water偏转不同,允许我们单独在空间和获得几乎纯粹的对位和邻位的样本。”
Stefan Willitsch巴塞尔大学的教授补充说:“这是证明para-water反应速度比ortho-water约25%。这种效应可以解释的核自旋也影响水分子的旋转。因此,不同的引力合作伙伴之间的行为反应。Para-water能够吸引它的反应比ortho-form伙伴更强烈,导致增加化学反应。”
为什么冰滑?
的AMOLF,阿姆斯特丹大学的和马克斯·普朗克聚合物研究所(MPI-P)已经解释了为什么冰很滑。
1886年,物理学家提供了第一个解释。当一个物体触摸冰,它创造了当地的接触压力。然后,冰融化,从而创建一个液态水润滑滑动层。
不过,事实证明,它比这复杂得多。AMOLF理解为什么冰很滑,阿姆斯特丹大学和MPI-P进行实验温度范围从0°C - 100°C,探索冰的滑性质,研究人员进行光谱测量的水分子表面的冰。然后,他们将这些与分子动力学模拟。
研究人员发现两种类型的水分子在冰表面存在。一是坚持底层冰的水分子。另一个是移动水分子只受两个氢键。
“这些移动水分子不断滚动冰——就像微小的球体——由热振动,”研究人员称。”随着温度的增加,表面分子的两种互变:移动水分子的数量增加的固定在冰表面的水分子。
“值得注意的是,这个温度驱动变化最顶层的流动冰表面的水分子完全匹配的物理测量摩擦力:表面迁移率越大,摩擦越低,反之亦然,”研究人员称。
因此,研究人员得出结论,高流动性的表面水分子负责冰的滑溜。
在实验中,一个钢球幻灯片在冰面迅速下跌的移动由水分子,只有松散的底层冰。(©经营/ MPI-P)
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