Международная команда ученых разработала инновационные мембраны из целлюлозы, которые позволяют преобразовывать разницу температур в электрический ток. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials.

Электрический ток может возникать между двумя слоями материи с разной температурой — по этому принципу возникает молния в грозовом облаке. Внутренние восходящие потоки воздуха увлекают маленькие льдинки (из которых состоит облако выше отметки в 3—4 километра над поверхностью земли) в верхние слои, где они сталкиваются с более крупными. Столкновения приводят к электризации частиц, причем маленькие заряжаются положительно, продолжая свой путь наверх, а крупные — отрицательно, оставаясь в низах тучи. Так накопление в противоположных концах облака некоторой величины заряда приводит к тому, что система «не выдерживает» и разряжается электрическим импульсом.

Исследовательская группа решила воссоздать эффект перехода разницы температур в электрический ток и разработала гибкую мембрану из куска дерева, точнее, из его основной составляющей — целлюлозы. Целлюлозную мембрану пропитали электролитом и разграничили двумя платиновыми электродами.

«При наложении аксиального температурного градиента стенки заряженных каналов могут создавать электрическое поле, которое позволяет эффективно регулировать движение ионов, — поясняет Тян Ли, сотрудник Мэрилендского университета в Колледж-Парке и ведущий автор публикации. – Мы — первые, кто показал, что целлюлозные мембраны могут быть использованы в качестве высокоэффективных ионоселективных мембран благодаря нанофлюидным процессам и молекулярному потоку. Это значительно расширяет возможности применения целлюлозы в наноионике».