Інженери MIT розробили пристрій, який виробляє електроенергію за допомогою абсолютно нового механізму. Частинки, виготовлені з вуглецевих нанотрубок, змочують в органічному розчиннику, який індукує струм, щоб живити малих роботів або керувати хімічними реакціями.
Інноваційні нанотрубки (УНТ) – це речовини, які привертають увагу багатьох вчених. Вони мають гарну тепло- і електропровідність, високу стійкість до пожеж. Крім того, ваговий коефіцієнт є більшим, ніж у інших матеріалів. Міцність УНТ є досить високою. Вона визначається їх атомною структурою – кожна трубка має стінку товщиною всього один атом вуглецю. Згідно з теоретичними розрахунками, міцність кожної нанотрубки становить 100 ГПа. На жаль, волокно, отримане з нанотрубок, матиме значно меншу міцність – всього 1 ГПа. До такого висновку прийшли фахівці Гонконзького політехнічного університету під керівництвом професора Фена Діна.
Серед переваг вуглецевих нанотрубок можна виділити ще й такі:
– багато специфічних і дійсно ефективних властивостей, які можна використовувати у сфері фотоніки та електроніки;
– покращення властивостей інших матеріалів при впровадженні в них малої кількості вуглецевих нанотрубок;
– нанотрубки поєднують в собі властивості твердого тіла і молекул, що відкриває великі перспективи.
Серед недоліків вуглецевих нанотрубок можна відзначити:
– матеріал не виробляються у великих масштабах;
– вартість виробництва вуглецевих нанотрубок є високою.
Вуглецеві нанотрубки являють собою згорнутий в трубку лист графену, який складається лише з атомів вуглецю. Метод згортання нанотрубок багато в чому визначає кінцеві властивості даного матеріалу. Утворюються нанотрубки самостійно, наприклад, на поверхні вугільних електродів або між ними при дуговому розряді. Атоми вуглецю випаровуються з поверхні та з’єднуються між собою. У результаті формуються нанотрубки різного виду – багатошарові, одношарові й з різними кутами закручування.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту вкрили половину матеріалу нанотрубок тефлоноподібним полімером, який дозволяє електронам переміщатися з покритої половини до непокритої. Коли цей матеріал занурюється в органічний розчинник, рідина починає витягувати електрони з непокритої частини, тим самим генеруючи струм.
“Розчинник забирає електрони, і система намагається збалансуватися, рухаючи електрони”, – говорить Майкл Страно, старший автор дослідження.
Потім ідентифікуючи механізм, команда намагалася створити пристрій, в якому такий матеріал можна застосовувати. Вона виготовила лист вуглецевих нанотрубок, покрила одну поверхню полімером, а потім розрізала лист на дрібні частинки шириною 250 мікрометрів. Далі їх помістили в пробірку з розчинником.
В ході випробувань команда виявила, що система може генерувати близько 0,7 вольта на частинку, чого було достатньо для виклику реакції окислення спирту, яка є базовою в хімічній промисловості.
“Ми використовували компактний реактор, він є більш гнучким у застосуванні, ніж великий електрохімічний реактор”, – говорить Ге Чжан, автор дослідження.
Команда каже, що в кінцевому підсумку система може бути використана для живлення невеликих роботів, які відбирають енергію з навколишнього середовища.
Окрім того, з вуглецевих нанотрубок будуть розроблятися композитні матеріали, паливні елементи, прозорі провідні матеріали, нанопроводи, транзистори, інноваційні винаходи, дисплеї.
Читайте найцікавіші еконовини АРТ-ЕНЕРГО в Telegram та Фейсбуці