Команда ученых в MIT отыскала ранее неизвестное явление, которое может вызвать мощные волны импульсов энергии в микроскопических проводах, известных как углеродные нанотрубки.
Открытие может привести к новому способу производства электричества, молвят исследователи.
Явление, описанное как термоэнергетические волны, "открывает новейшую область исследования энергии, что является редким случаем," говорит
Команда ученых в MIT отыскала ранее неизвестное явление, которое может вызвать мощные волны импульсов энергии в микроскопических проводах, известных как углеродные нанотрубки.
Открытие может привести к новому способу производства электричества, молвят исследователи.
Явление, описанное как термоэнергетические волны, "открывает новейшую область исследования энергии, что является редким случаем," говорит Майкл Страно(Michael Strano), доктор кафедры хим технологии MIT , который был главным создателем отчета, описывающим новые обретенные данные, который был расположен в Nature Materials 7 марта. Ведущий создатель Вун Чой (Wonjoon Choi), докторант машиностроения.
Оказывается тепловая волна, перемещающая импульс высокой температуры, по микроскопическому проводу может перемещать электроны впереди себя, создавая электрический ток.
Главный компонент способа - углеродные нанотрубки - микроскопические полые трубы, которые образуют решетку атомов углерода, подобно куриной коже. Эти трубки, имеют поперечник несколько миллиардных частей метра (миллимикроны), являются частью семьи новых углеродных молекул, включая шаровидный фуллерен и графен , которые были предметом насыщенного международного исследования прошлые два десятилетия.
Неизвестное ранее явление
В новых опытах, неважно какая из электро и тепло-проводящих нанотрубок была покрыта слоем реактивного горючего, которое может создавать высшую температуру при разложении. Это горючее было тогда зажжено в одном конце нанотрубки, с внедрением или лазерного луча или искры высокого напряжения, и результатом была стремительная тепловая волна, идущая вдоль углерода нанотрубки как пламя, ускоряющая вдоль освещенного плавкого предохранителя. Высокая температура горючего передается в нанотрубку, в тысячу раз быстрее, чем непосредственно в горючем. Топливное покрытие как источник высокой температуры, делает тепловую волну, которая управляется управляется нанотрубкой. При температуре 3 000 К, это кольцо скоростей высокой температуры по трубе в 10 000 раз быстрее чем обыденное распространение этой хим реакции. Нагревание, произведенное тем сгоранием, оказывается, также выдвигает электроны по трубе, создавая весомый электрический поток.
Волны сгорания, как импульс высокой температуры, мчащейся по проводу,"были изучены математически в течение больше чем 100 лет," говорит Страно, но он был первым, чтобы предсказать, что такие волны могли управляться нанотрубками или нанопроволокой и что эта волна высокой температуры может создавать электрический ток в этом проводе.
В начальных опытах группы, говорит Страно, когда они телеграфировали углерод нанотрубками с их топливным покрытием, чтобы изучить реакцию, "Ло и лицезреет, мы взаправду удивлялись размером получающегося пика напряжения", это плодилось по проводу.
После грядущего развития, система на данный момент производит энергию, в пропорции к ее весу, приблизительно в 100 раз больше, чем литиевые батареи эквивалентного веса.
Количество получаемой энергии, он говорит, намного больше чем предсказанное термоэлектрическими вычислениями. Несмотря на то, что много полупроводниковых материалов могут произвести электричество при нагревании, согласно эффекту Зеебека, этот эффект очень слаб в углероде."Есть что-то случайное в этом открытии" - говорит Страно "Мы назвали это явление электронным захватом, так как сила тока, может быть, измеряется скоростью волны."
Тепловая волна, он объясняет, может быть, определяет электрическую энергию (или электроны или электронные отверстия) так же, как океанская волна может собрать и нести мусор на поверхности. Эта принципная особенность несет ответственность за высшую энергию, производимую системой, говорит ученый.
Исследование возможного внедрения
Потому что это - такое новое открытие, он говорит, тяжело предсказать точно, какое будет его практическое применение. Но он предплагает, что одно возможное применение было бы в предоставлении возможности новых видов ультрамаленьких электронных устройств - например, устройства размером с зернышко риса, может быть с датчиками или устройствами обработки, которые могли быть введены в тело. Или это могло применяться "в экологических датчиках, которые могут быть рассеяны как пыль в воздухе," говорит он.
В теории, он говорит, такие устройства могли сохранять энергию неопределенно продолжительно, пока они не употребляется, в отличие от батарей, энергия которых миниатюризируется умеренно, потому что они неиспользуются. Страно предполагает, что при большом количестве нанопроволок, они могут поставлять много энергии и для больших устройств.
Ученые также планируют изучить другой аспект их теории: когда при использовании различных видов реактивных материалов для покрытия, фронт волны мог бы колебаться, таким образом создавать переменный ток. Это открыло бы богатство возможностей, Страно говорит, потому что переменный ток является основой радиоволн, типа передач телефона, но все имеющиеся системы хранения энергии, делают постоянный ток. "Наша теория предсказала эти колебания ранее, чем мы начали смотреть их в наших данных," говорит он.
Не считая того, имеющиеся типы системы имеют низкую эффективность, потому что большая энергия испускается как высокая температура и свет. Команда планирует работать над улучшением этого.
Источник: Рин.ру
Похожие статьи:
