Интелигентна материя се адаптира в реално време: „диша“ кислород

Нов материал с уникалната способност да абсорбира и освобождава кислород по команда може да трансформира бъдещето на чистата енергия, електрониката и екологичните сгради.

Международен екип от учени от Корея и Япония обяви откритието на нов вид кристал, който буквално може да „диша“ – да поема и освобождава кислород многократно при сравнително ниски температури. Тази забележителна способност има потенциала да предизвика революция в разработването на технологии за чиста енергия, включително горивни клетки, енергоспестяващи прозорци и интелигентни топлинни устройства.

Изследването, ръководено от проф. Хьонджийн Джийн от Националния университет в Пусан, Корея, и проф. Хиромичи Ота от университета Хокайдо, Япония, е публикувано в престижното списание Nature Communications на 15 август 2025 г.

Какво представлява "дишащият" кристал?
Новоразработеният материал е специален вид метален оксид, съставен от стронций, желязо и кобалт (SrFe₀.₅Co₀.₅O₂.₅). Това, което го прави изключителен, е способността му да освобождава кислород при нагряване в проста газова среда и след това да го абсорбира обратно, без да нарушава кристалната си структура. Процесът може да се повтаря многократно, което го прави идеален за практически приложения.

„Това е все едно да дадем на кристала бели дробове, с които той може да вдишва и издишва кислород по команда“, обяснява проф. Джийн.

Досега повечето материали с подобни свойства бяха твърде нестабилни или изискваха екстремни температури от 600–1000°C. Новият кристал обаче работи при значително по-ниска температура – около 400°C – и запазва стабилността си.

 
Пробив с огромни последици
По-ниската работна температура и устойчивостта на материала отварят врати към редица иновации:

• По-ефективни горивни клетки – с по-ниски производствени разходи и по-дълъг живот.
• Термични транзистори – устройства, които могат да управляват топлинния поток подобно на електрически превключватели.
• "Умни" прозорци – стъклопакети, които автоматично регулират топлината, спестявайки енергия за отопление и охлаждане.

„Това е голяма стъпка към реализацията на интелигентни материали, които могат да се саморегулират в реално време“, коментира проф. Ота.

Мястото на откритието в глобалния контекст
Откритието идва в ключов момент за световната наука и енергетика. В следващите десетилетия нуждата от чисти технологии се очаква да нарасне експоненциално – Международната енергийна агенция прогнозира, че до 2050 г. глобалното производство на водород ще се увеличи над 5 пъти.

Традиционните материали за твърдооксидни горивни клетки изискват високи температури, което ги прави скъпи и трудно приложими. Новият кристал с „дишаща“ структура е първата реална възможност за по-широка комерсиализация на такива технологии.

Същевременно концепцията за „интелигентни материали“ – които се адаптират в реално време към средата – се превръща в стратегически приоритет за индустрии като електроника, строителство и енергетика. Тук „дишащият“ кристал може да изиграе роля на катализатор за цели сектори.

Тъмната страна на иновацията
Въпреки огромния си потенциал, материалът крие и предизвикателства. Един от ключовите му компоненти е кобалтът – метал, чийто добив е свързан с тежки екологични щети и нарушения на човешките права, особено в Централна Африка.

Ограничените ресурси и високата цена вече подтикват компании като Tesla и Panasonic да търсят алтернативи на кобалта в батериите. Това поставя въпроса дали бъдещите версии на „дишащи“ материали могат да се базират на по-устойчиви елементи.

Поглед напред
Откритието доказва, че идеята за „живи“ материали вече не е научна фантастика. Докато кислородът остава основа на живота на Земята, в близко бъдеще той може да бъде и основа на нов клас материали, които ще задвижват зелената енергийна революция.