纳米雕塑用于更持久的电池电极

液态金属可以是相当好的原子窃贼。科学家们使用液态金属技术从一块混合良好的金属中选择性地去除元素，并创建复杂的结构。然而，研究人员并不知道该技术是如何运作的。现在，科学家们知道，由于即将被去除的元素与液态金属的优先混合，均匀的固态合金转变成两相，其方式类似于冷却热的混合物油和水。然后，取决于合金的初始组成和扩散，液态金属可以渗透合金，导致两个互穿的连接相，导致金属纳米结构具有期望的性质。

这项工作的结果可能导致能够设计具有广泛表面区域的材料，这些材料可用作电池中的高耐久性硅电极。这项工作还可能导致耐辐射材料用于核能发电。

已经观察到一些液态金属将均匀的固体合金转变成复杂的结构 - 这个过程尚不清楚。在该研究中，发现该方法开始于液态金属优先与多元素固体合金中的一种元素混合。这创建了两个独立的阶段。冷冻后，形成两相纳米复合材料。对于由铜液态金属处理的单相钽 - 钛合金，对该过程进行了建模和实验研究。

模拟和实验观察到的微观结构之间存在极好的一致性。模拟进一步揭示了合金中的元素在与液态金属接触时如何表现的见解。合金中元素的优先相互作用发生在固体合金和液态金属界面处的纳米薄层内。脱合金形成两个不同的阶段：一个富含钽，一种较少溶于铜液态金属而另一种富含铜。富含钽的相形成具有纳米尺度间隔的结构。

然后，液体通道穿透材料，形成具有不同拓扑结构的丰富多样的结构，这取决于合金的初始组成。该第二机制受到合金元素向界面扩散的限制。这些结果表明，理解纳米结构如何形成可以使得能够设计具有从高表面积到高强度的性质的材料，用于电池，核反应堆和其他能量应用。