En enkel metod för tillverkning av nanoskum av palladium med extremt låg densitet kan hjälpa till att utveckla teknik för lagring av väte, rapporterar en ny studie från University of California, Davis.

Ett nanoskum är vad det låter som - en skummig version av något material, fylld med mycket små porer. Introducerades först för cirka 20 år sedan, metalliska nanoskum har potential för olika tillämpningar. De porösa strukturerna är starka och lätta - som deras naturliga motsvarigheter av ben och kork. Palladium och vissa andra metallnanoskum kan också snabbt lagra och frigöra väte, vilket gör dem till en idealisk kandidat för vätebränsleceller.

Men innan bilar kan börja tanka upp via nanoskum, att använda metallskum i industriell skala måste övervinna utmaningar inklusive krävande tillverkningsförhållanden, förorening och dålig kristallinitet, sa seniorförfattaren Kai Liu, professor i fysik vid UC Davis College of Letters and Science. Det är också svårt att uppnå extremt lätta skum utan att kompromissa med deras stabilitet, Liu noterade.

Traditionella tekniker för tillverkning av metallskum kan kräva hög temperatur, högt tryck och kontrollerade kemiska miljöer. Det UC Davis-ledda teamet förlitar sig istället på en våtkemisk metod som är väl lämpad för industriella applikationer och även anpassningsbar till andra typer av lätta metallskum, sa Liu.

"Detta öppnar upp en helt ny plattform för spännande materialutforskningar, " han sa.

Den nya tekniken använder nanotrådar av palladium som byggstenar. Nanotrådarna läggs i vatten, blandas sedan till en slurry med ultraljudsvibrationer. Uppslamningen sänks snabbt ned i flytande kväve för att frysa trådarna på plats. Till sist, is-nanowire-blandningen placeras i vakuum tills isen förångas, lämnar efter sig ett rent palladium nanotrådskum. Materialets densitet är så låg som en tusendel av densiteten av palladium i dess bulkmetallform och kan ställas in för olika applikationer, laget hittade.

Forskarna studerade också vätelagringsegenskaperna hos palladium nanoskum, att hitta materialet visade utmärkt lastkapacitet och absorptionshastighet. Nanoskummet uppvisar utmärkt termodynamisk stabilitet, mätt med specialiserade kalorimetriska tekniker vid UC Davis Peter A. Rock Thermochemistry Laboratory. Laboratoriet leds av studiens medförfattare Alexandra Navrotsky, som innehar Edward Roessler-stolen i matematisk och fysikalisk vetenskap.

Resultaten publicerades online 20 oktober, 2017, i journalen Materialkemi .