Ce gel de métal résiste à 1 000 °C et ne coule pas : une trouvaille qui pourrait redéfinir les batteries du futur

Des chercheurs américains ont développé un gel métallique entièrement composé de métal. Ce matériau résiste à des températures très élevées et stabilise le métal liquide. Il s’inscrit donc dans les travaux actuels visant à améliorer les technologies de stockage de l’énergie à haute densité.

Un matériau entièrement métallique associant un squelette solide en tantale et un cuivre liquéfié confiné à l’échelle microscopique

Des chercheurs de l’université Texas A&M, aux États-Unis, ont mis au point un matériau inédit qualifié de matériau métallique entièrement poreux. Il associe du cuivre et du tantale. Ces métaux sont couramment utilisés dans l’électronique, l’énergie et plusieurs applications industrielles.

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Le procédé de fabrication utilise un chauffage contrôlé du mélange métallique. Le cuivre fond sous l’effet de la température. Cependant, le tantale reste solide, car son point de fusion est plus élevé. Il forme ainsi un réseau interne continu.

Ce réseau en tantale présente une structure interne poreuse à l’échelle microscopique. Le cuivre liquide y reste confiné. Ainsi, le matériau adopte un comportement intermédiaire entre un solide et un liquide, tout en conservant une composition entièrement métallique.

Une stabilité thermique jusqu’à 1000 °C rendant le matériau compatible avec des environnements soumis à des contraintes thermiques extrêmes

Le gel métallique conserve ses propriétés mécaniques jusqu’à des températures proches de 1000 °C. Il illustre donc une stabilité thermique à très haute température. À ces niveaux, de nombreux matériaux conventionnels se déforment, car la chaleur altère leur structure.

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Contrairement aux gels polymères, ce matériau ne s’écoule pas sous l’effet de la chaleur. En outre, il ne se décompose pas. Cette résistance structurelle en conditions extrêmes repose sur sa nature entièrement métallique, ce qui autorise son usage dans des dispositifs à haute température.

Une validation expérimentale démontrant le rôle du gel métallique comme électrode stabilisatrice dans une batterie à métal liquide

Les chercheurs ont conçu une batterie expérimentale afin d’évaluer les performances du matériau. Ils ont intégré le gel métallique comme électrode dans un dispositif expérimental de batterie à métal liquide. Ensuite, ils ont testé le système dans un environnement de sel fondu.

Les essais montrent que l’électrode produit de l’électricité tout en maintenant le métal en place. Ainsi, elle assure une stabilisation du métal liquide interne. Le gel limite donc les mouvements internes et réduit les risques de courts-circuits dans des systèmes non stationnaires.

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Des perspectives d’application dans le stockage d’énergie mobile, les systèmes industriels lourds et la recherche hypersonique

Le gel métallique stabilise efficacement le métal liquide. Par conséquent, il pourrait élargir l’usage des batteries à métal liquide. Jusqu’à présent, ces batteries restent surtout limitées aux installations fixes, malgré des applications dans le stockage d’énergie mobile potentielles.

Des systèmes énergétiques mobiles de forte puissance constituent également des cibles. Par exemple, les équipements industriels lourds et certaines plateformes navales relèvent de systèmes industriels soumis à fortes contraintes thermiques. Enfin, les chercheurs étudient des programmes de recherche sur véhicules hypersoniques.