אשנבים זעירים לעתיד גדול

חוקרים מהטכניון מציגים בכתב העת Science מתווה ארוך טווח להתפתחותו של תחום האנרגיה. לדבריהם, עתידו של תחום זה טמון בפריצות דרך טכנולוגיות בחומרים נקבוביים, והשפעתו משתרעת על  פני מגוון תחומים ממערכות מחשוב ועד הנדסה ביו-רפואית.

המחברים הראשיים של המאמר, פרופ’ דוד איזנברג והדוקטורנט-לשעבר ד”ר אליהו פרבר מהפקולטה לכימיה ע”ש שוליך, מסבירים כי חומרים נקבוביים משמשים כבר כיום במגוון תחומים בעולמות האנרגיה, ובהם הפקת דלק ממעמקי האדמה והולכת מטען חשמלי בסוללות. “חומרים נקבוביים,” אומר פרופ’ איזנברג, “הם בעצם נקודת מפגש מרתק בין היש ובין האין, בין החומר ובין הריק. כל-אחד מה’חלקים’ האלה יכול להוליך אנרגיה, בין אם זה בצורה של חומר, מטען חשמלי, חום, קרינה ואפילו לחץ מכני.”

חומרים נקבוביים הם אבן יסוד חיונית ברוב הטכנולוגיות המשמשות להפקת אנרגיה, המרתה ואחסונה. חוקרי  הטכניון קובעים במאמר כי היכולת לשפר את הטכנולוגיות ליישומים אלה תלויה בתכנון חכם ומדויק של מבנה נקבובי ייעודי המותאם ליישום המבוקש. תכנון כזה משפר את העברת המסה והמטען בחומר הנקבובי ומשפר את יעילותה האנרגטית של המערכת.

החוקרים ניתחו שורה של טכנולוגיות מתקדמות, ובהן מבנים בהשראה מהטבע (Biomimetic Inspiration), כדי לזהות מגמות בהתפתחות מבנים נקבוביים בטכנולוגיות שונות. בין היישומים שהעתיד צופן: ייצור שבבים באמצעות חומרים נקבוביים – מהלך העשוי להפחית את צריכת החשמל של מערכות אלקטרוניות ומערכות  מחשוב – ודרכים לספוג אנרגיה מכנית במפרקים מושתלים.

אליהו פרבר התחיל לעבוד על המחקר בזמן הדוקטורט שלו, והמשיך אחר-כך בעודו משמש כחוקר בסטארטאפ של סוללות זרימה במינכן, גרמניה. גם אחרי 7 באוקטובר הוא המשיך לחשוב על חומרים נקבוביים אפילו תוך כדי שרות מילואים ממושך בטנק בעזה.

במאמר מציגים החוקרים עקרונות בסיסיים התקפים לסקאלות הגודל השונות, מאטומים בודדים ועד לרמה המאקרוסקופית. על סמך עקרונות אלה הם ניסחו מודלים כלליים לניבוי מאפיינים אנרגטיים ולשיפור תהליכים להפקת אנרגיה ולאחסונה.

המחברים מקווים כי המודלים המוצגים במאמר יובילו להאצת המחקר והפיתוח של חומרים חדשים למגוון יישומים – תאים סולאריים, סוללות, תאים אלקטרוכימיים והפקת דלק – ולעמידה ביעדי האנרגיה החיוניים ברמה הגלובלית.

המחקר נתמך על ידי משרד האנרגיה והתשתיות.

למאמר המלא לחצו כאן