具有原子級(jí)薄水層的材料有望用于儲(chǔ)能技術(shù)，研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)水的作用與人們預(yù)期的不同。這一發(fā)現(xiàn)是可能的，因?yàn)樾碌脑恿︼@微鏡(AFM)方法可以測(cè)量材料中的亞納米級(jí)變形率，以響應(yīng)由儲(chǔ)能引起的材料變化。

研究人員研究了結(jié)晶氧化鎢二水合物，它由結(jié)晶氧化鎢層組成，由原子級(jí)薄的水層隔開。這種材料很有意義，因?yàn)樗兄诳焖儆行У貎?chǔ)存和釋放能量。但是，尚不清楚水在這個(gè)過程中起什么作用。

為了解決這個(gè)問題，來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)和德克薩斯A&M大學(xué)的研究人員使用了一種新方法。新技術(shù)依靠AFM在原子尺度和實(shí)時(shí)跟蹤材料的膨脹和收縮，因?yàn)榉Q為恒電位儀的電子儀器將電荷移入和移出材料。這種技術(shù)使團(tuán)隊(duì)能夠在電荷通過它時(shí)檢測(cè)材料中的微小變形。

“我們測(cè)試了結(jié)晶氧化鎢二水合物和結(jié)晶氧化鎢 - 缺乏水層，”北卡羅萊納州立大學(xué)材料科學(xué)與工程助理教授，一篇關(guān)于這項(xiàng)工作的論文的通訊作者Veronica Augustyn說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)水層似乎在材料如何機(jī)械響應(yīng)儲(chǔ)能方面起著重要作用。”

“具體來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)水層做了兩件事，”Ruocun“John”Wang博士說(shuō)。奧古斯丁實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和論文的主要作者。“一，水層使變形最小化，這意味著當(dāng)有水層時(shí)離子進(jìn)出材料時(shí)材料膨脹和收縮較少。二，水層使變形更可逆，這意味著材料返回到其中原始尺寸更容易。“

“實(shí)際上，這意味著帶有水層的材料在儲(chǔ)存電荷方面效率更高，能耗更低，”奧古斯丁說(shuō)。