یک تیم تحقیقاتی از دانشمندان آمریکایی، کانادایی و سوئیسی روش سل ژل جدیدی برای تولید نانوکامپوزیت‌های کربن/فلز/سیلیکا ارائه کردند. این کامپوزیت می‌تواند برای تولید ادوات با دانسیته جریان بالا نظیر باتری‌ها، پیل‌های خورشیدی یا کاتالیست‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
تولید نانوساختار فلزی با استفاده از سل ژل
سل ژل به روشی گفته می‌شود که در آن نانوذرات جامد درون یک محلول پراکنده شده که پس از متجمع شدن تشکیل یک ساختار سه بعدی می‌دهد. در این روش بیشتر از پیش ماده سیلیکا استفاده می‌شود. یکی از مزایای روش سل ژل این است که امکان کنترل ساختار با دقت بالایی در آن وجود دارد، اما مشکلی اصلی آن است که محصول بوجود آمده عایق بوده که قابل استفاده در کاربردهای دانسیته بالا نیست.
اخیرا اولریخ ویسنر از دانشگاه کرنل با همکاری محققانی از EPFL سوئیس و دانشگاه دالهوزی کانادا روشی ارائه کردند که با آن می‌توان از پیش ماده‌های مختلف نظیر اسید آمینه، پپتید، اسیدهای هیدروکسیل، آلکوکسی‌های سیلیکونی و استات فلزی برای سل ژل استفاده کرد. با این روش می‌توان کامپوزیت‌های کربن/فلز/سیلیکا تولید کرد که هدایت الکتریکی بالایی در حد فلزات خالص دارند.
تمام این پیش ماده به‌صورت تجاری در دسترس هستند، این گروه تحقیقاتی نشان داد که تمام فلزات جدول تناوبی را می‌توان به‌صورت استات در این سیستم استفاده کرد. از آنجایی که اسیدهای آمینه مختلف دارای خواص شیمیایی مختلفی هستند ( برای مثال آب گریز یا آب دوست بودن)، بنابراین این روش کاملا با بسیاری از فرآیندهای خودآرایی مهم نظیر بلاک کوپلیمرها و خودآرایی بلوری کلوئیدی قابل انطباق است. بنابراین می‌توان موادی با ساختارهای سلسله مراتبی را سنتز کرد.
با ترکیب مقادیر مختلف از پیش ماده‌های فلزی، می‌توان میزان هدایت الکتریکی را در تحت کنترل در آورد و آن را به ۱۰۰۰ S/cm رساند.
از آنجایی که ماده نهایی تولید شده با این روش متخلخل است می‌توان از آن برای مصارف کاتالیستی استفاده کرد. این مواد در برابر افزایش دما مقاومت می‌کنند بنابراین قابل استفاده در مصارف با دمای بالا هستند. از آنجایی که این مواد، کامپوزیت‌هایی متشکل از چهار فاز هستند ( سیلیکا/فلز/کربن/حفره) دارای ویژگی‌های بیشتری نسبت به مواد دیگر هستند، امکان افزودن و کاستن از تعداد فازها در این سیستم وجود دارد.
یکی از محققان این پروژه می‌گوید ما از این کامپوزیت در ساخت ادواتی با دانسیته بالا نظیر پیل‌های خورشیدی یا باتری‌ها استفاده می‌کنیم، در این ادوات وجود سیستم فلزی متخلخل بسیار مفید خواهد بود.نتایج این تحقیق در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده است.
