這種能夠“呼吸”氧氣的新晶體可能催生下一代技術(shù)，例如固體氧化物燃料電池和智能窗戶。

一個科學(xué)家團(tuán)隊創(chuàng)造了一種突破性材料 —— 一種由鍶、鐵和鈷組成的金屬氧化物 —— 它實(shí)際上可以“呼吸”氧氣。當(dāng)在簡單的氣體環(huán)境中加熱時，這種晶體會釋放氧氣，然后反復(fù)重新吸收氧氣，而自身結(jié)構(gòu)不會破壞。這一特性可能為清潔能源技術(shù)開辟新途徑。

這項(xiàng)由韓國釜山大學(xué)（Pusan National University）的Hyoungjeen Jeen教授領(lǐng)導(dǎo)、日本北海道大學(xué)（Hokkaido University）的Hiromichi Ohta教授共同參與的研究，重點(diǎn)闡述了該材料的潛在應(yīng)用，范圍涵蓋更高效的燃料電池、智能熱管理設(shè)備以及節(jié)能窗戶。

他們的研究成果發(fā)表在《自然-通訊》期刊上，也為人們提供了一個引人注目的視角，展示了材料科學(xué)的突破如何可能重塑能源的未來。

“呼吸”晶體開啟新可能

據(jù)Hyoungjeen Jeen教授稱，這一新發(fā)現(xiàn)就像是“給晶體裝上了肺，它可以根據(jù)指令吸入和呼出氧氣”。這種控制材料中氧的能力對于固體氧化物燃料電池等技術(shù)至關(guān)重要，這類電池利用氫氣發(fā)電，排放極低。

它還能催生諸如熱晶體管（一種可以像電開關(guān)一樣引導(dǎo)熱量的設(shè)備）和智能窗戶（能根據(jù)天氣條件自動調(diào)節(jié)熱流）等創(chuàng)新技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)更智能、更節(jié)能的建筑和設(shè)備。

研究指出，傳統(tǒng)上，能夠控制氧的材料要么過于脆弱，要么只能在極端條件下（例如非常高的溫度）工作。這使得它們無法實(shí)際應(yīng)用于日常技術(shù)中，無論是能源設(shè)備還是智能建筑材料。

這種新晶體克服了這些長期存在的限制，在溫和得多、更實(shí)際的條件下反復(fù)吸收和釋放氧氣時，仍能保持其結(jié)構(gòu)完整性和一致的性能。與先前只能在極端環(huán)境下工作或快速降解的材料不同，這種晶體也能在多次循環(huán)中可靠運(yùn)行，使其非常適合實(shí)際應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有選擇性鈷還原

科學(xué)家們進(jìn)一步指出，這一發(fā)現(xiàn)值得注意的原因有兩點(diǎn)：在此過程中，只有晶體中的鈷離子被還原（失去氧）；并且這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了一種全新但穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)的形成。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，一旦重新引入氧氣，該材料可以完全恢復(fù)到其原始形態(tài)，這證實(shí)了氧氣的釋放和吸收過程是完全可逆的。這種可逆性是實(shí)際應(yīng)用的一個關(guān)鍵特性，因?yàn)樗_保了晶體能夠反復(fù)進(jìn)行其“呼吸”氧氣的循環(huán)而不會隨時間降解。

該研究的教授兼作者之一Hiromichi Ohta也強(qiáng)調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)代表著在開發(fā)能夠?qū)崟r自我調(diào)節(jié)的智能材料方面邁出了重要一步。其潛在應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋清潔能源技術(shù)、先進(jìn)電子產(chǎn)品和環(huán)保建材，為提高多個行業(yè)的效率和可持續(xù)性提供了新途徑。

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