Vědci připravili kovový vodík, muže zahájit revoluci v energetice i dopravě | EkonTech.cz


Vědci připravili kovový vodík, muže zahájit revoluci v energetice i dopravě

Hlavní partneři

Pod záštitou

Mediálně podporujeme

Ostatní
23. 4. 2017 - 20:32

Materiáloví fyzici se blýskli. Po osmdesáti letech dokázali připravit kovový vodík, který je zřejmě supravodivý za pokojových teplot. Navíc zjistili, že oxid vanadičitý vede elektřinu, ale ne teplo. Objevy mohou zahájit revoluci v dopravě, energetice i stavebnictví.

Počítač se nepřehřívá, tepelné ztráty elektrického vedení jsou nulové. Materiáloví fyzici v lednu ohlásili dva objevy, které mohou přinést revoluci v dopravě, energetice, IT i cestách do vesmíru. Poprvé se jim podařilo připravit kovový vodík a zároveň našli překvapivou vlastnost oxidu vanadičitého.

Připravit kovový vodík byl sen fyziků již od roku 1935, kdy byl poprvé předpovězen. Jde o speciální stav vodíku. Ten je za běžných podmínek plynem a s kovy nemá prakticky nic společného. Podle vědců je ale ve vesmíru kovový vodík poměrně hojný, nalézt ho lze například uvnitř plynných obrů Jupiteru a Saturnu. Na Zemi se však nevyskytuje, tedy až doposud. A v čem je tak speciální?

Pokud by měl průmyslník, IT technik nebo šéf vesmírné agentury jmenovat materiál snů, byl by to právě kovový vodík. Je pravděpodobně stabilní a supravodivý při pokojových teplotách. Pokud chtějí vědci v současnosti dosáhnout supravodivosti, musí vodič ochladit k teplotám blízkým absolutní nule. V případě kovového vodíku tento problém odpadá. Supravodivost znamená, že materiál vytváří při průchodu elektrického proudu prakticky nulový odpor. Tím nevznikají tepelné ztráty.

Vedoucí týmu fyziků Isaac Silver zasvětil přípravě výjimečného materiálu 45 let svého života. K výrobě musel v laboratoři vyvinout extrémní tlak. Atomy vodíku se smrštily k sobě, čímž se změnily vlastnosti prvku. Šlo o podobný proces jako v případě diamantů, které za extrémního tlaku vznikají z grafitu.

Vyrobit se podařilo placku o tloušťce 1 až 1,5 mikrometru a průměru 10 mikrometrů. Pokud se potvrdí supravodivost a stabilita kovového vodíku, půjde o svatý grál materiálových fyziků. K nastartování další průmyslové revoluce bude ale nutné ujít ještě kus cesty, neboť výroba je v současnosti náročná.

Podobně zajímavý objev ohlásili i fyzici v Berkeleyho laboratořích. Odhalili vlastnost oxidu vanadičitého, která zatím byla světu skrytá a podle jejich výzkumu porušuje Wiedemann-Franzův zákon. Ten říká, že každý materiál vedoucí elektřinu vede i teplo. Pro zmíněný oxid vanadia to neplatí, vede pouze elektřinu. Sice nejde o supravodič jako v případě kovového vodíku, jeho využití je v dohledné době ale slibnější.

Vlastnosti oxidu vanadičitého jsou naprosto ideální pro systémy, kde teplo představuje zbytečné ztráty. Šlo by ho využít v motorech nebo  jako zajímavé řešení zateplení budov. Sloučenina má navíc i další pozoruhodnou vlastnost. Do 30 stupňů je zcela propustná pro sluneční záření, s rostoucí teplotou se však snižuje jeho propustnost infračerveného záření – tepla. Při teplotě na 60 stupňů pak nepropouští žádné teplo, a přesto zůstává průhledný.

V létě by proto nepouštěl horko dovnitř a v zimě by zase neunikalo teplo ven. Navíc lze oxid smísit s dalšími přísadami a ovlivňovat tak jeho schopnost vedení elektřiny a tepla. V současnosti existuje několik sloučenin, které mají podobné vlastnosti. Vyskytuje se tu ale stejný problém jako u alternativ kovového vodíku. Pokud mají nabídnout stejné vlastnosti, musí být extrémně ochlazeny.