شق في البطارية: لماذا تنمو التشعبات المعدنية؟ سريع
خيط معدني بسمك شعرة يخترق السيراميك كما يخترق الجذر الأسفلت. في البطاريات ذات الحالة الصلبة، تُسمى هذه الخيوط بالتشعبات، وتظهر عندما يتجاوز تيار الشحن العتبة الحرجة. الإلكتروليت الخزفي صلب لكنه هش مثل الزجاج. ينمو التشعب من عيب موجود مسبقًا على السطح البيني بين المعدن والسيراميك: إذا كان فتح الشق أرخص من دفع التيار حول العائق، يترسب المعدن مباشرة على طرف الخيط.
ربط الباحثون التيار الحرج بطول أطول عيب رفيع. كلما زاد طول العيب، انخفضت العتبة التي يبدأ بعدها النمو. العلاقة أسية: التيار الحرج يتناسب مع طول العيب مرفوعًا للأس ثلاثة على اثنين. هذا يشبه الشق في الزجاج الأمامي: كلما كان أطول، قل الجهد المطلوب لتمديده.
وسّع العلماء النظرية لتشمل حالة توصيل السيراميك لبعض الإلكترونات. عندها يحدث تآكل كهروكيميائي تحت الجهد على طرف التشعب، ويستمر النمو حتى تحت التيار الحرج. التباين بين العينات يتبع توزيع ويبل — وهو نفس القانون الذي يصف قوة الأجزاء الخزفية: نقاط ضعف قليلة تحدد مصير البطارية بأكملها.
توزيع ويبل، الذي يصف تباين قوة السيراميك، اقترح في الأصل لوصف تباين قوة ألياف القطن.
في رواية «المريخي» لأندي وير، يستخدم البطل مولدًا حراريًا كهربائيًا نظائريًا، لكن مشكلة التشعبات في البطاريات ذات الحالة الصلبة تمثل تحديًا حقيقيًا للبعثات المستقبلية إلى المريخ.