Le distinte proprietà strutturali e idrorepellenti delle canne comuni sono state utilizzate dall'uomo per secoli, ad esempio come materiali da costruzione e per tetti di paglia. Il modo in cui gli accordi di silice micro e nanostrutturati che sono abbondantemente presenti nelle foglie di canna naturale possono essere sfruttati per produrre i materiali anodici nelle batterie agli ioni di litio è stato recentemente esplorato da scienziati cinesi e tedeschi ed è stato pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie .
Molti ritengono che il silicio nanoporoso sia il materiale anodico di nuova generazione nelle batterie agli ioni di litio in quanto offre il vantaggio di una capacità teorica molto più elevata e di una tensione operativa inferiore rispetto ai materiali di carbonio grafitico comunemente usati. La grande sfida, però, sta trovando un'adeguata strategia a basso costo per impiegare un materiale di silicio nanostrutturato appropriato che compensi l'espansione del grande volume all'inserimento del litio. Yan Yu e i suoi colleghi del Max Planck Institute for Solid State Research hanno esplorato un approccio davvero distinto dagli elaborati trattamenti fisici o chimici dei costosi precursori del silicio. l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, e la South China University of Technology.
Gli scienziati hanno immaginato che l'architettura gerarchica della silice già presente nelle foglie delle comuni piante di canna può trasformarsi facilmente nell'architettura di silicio micro e nanoporoso richiesta per i materiali delle batterie agli ioni di litio. "Le foglie di canna mostrano microstrutture gerarchiche 3D simili a fogli ben definite, " precisano, "che può essere trasformato nelle architetture 3D in silicio gerarchico altamente poroso mediante riduzione magnesiotermica." Questa riduzione di magnesiotermico è stata anche combinata con una semplice fase di rivestimento in carbonio per ottenere eventualmente un materiale anodico dotato di un'elevata capacità specifica, capacità di tasso molto buona, e stabilità ciclistica, proprio come è richiesto nelle batterie agli ioni di litio avanzate.
Ciò che è particolarmente interessante qui è che l'architettura topologica dei silicati originali all'interno delle foglie di canna è straordinariamente ben conservata durante le fasi del trattamento chimico e fisico applicato. Dopo la purificazione dalle foglie secche di canna, la struttura tridimensionale si restringe solo, ma conserva la sua rete mesoporosa. Non cambia nemmeno durante la riduzione alla rete finale di silicio carbonizzato. Questa robustezza nella conservazione della struttura rende le piante di canna, che crescono come grandi monocolture nelle zone umide delle regioni temperate, particolarmente adatto come nuovo, materia prima sostenibile per i materiali delle batterie.
