Пористые материалы: следующая граница в энергетических технологиях

Пористые материалы с порами от молекулярных до макроскопических размеров (от анстрёмов до сантиметров) необходимы в электрохимических, термоэлектрических, ядерных и солнечных источниках энергии, а также при добыче нефти, газа и геотермального тепла. Для обеспечения чистого, быстрого и эффективного преобразования энергии пористую структуру необходимо проектировать так, чтобы она позволяла, модулировала или блокировала поток векторов переноса энергии. Наиболее важные энергетические потоки — это масса, заряд, тепло, излучение и давление, которые должны быть оптимизированы при одновременном обеспечении оптимальной площади поверхности на единицу объёма устройства. В данном обзоре мы анализируем физические процессы, обеспечивающие перенос энергии в пористых структурах, и подчеркиваем недавние достижения в проектировании, характеризации, моделировании и фундаментальном понимании пористости, которые привели к прорывам в различных областях энергетических технологий.