211service.com
Kapsulas pašatveseļošanās shēmām
Mobilā tālruņa vai klēpjdatora nomešana, protams, var radīt neatgriezeniskus bojājumus. Tagad pētnieki izstrādā materiālu, kas ļautu ķēdei pašam salabot nelielus, bet kritiskus bojājumus, ko izraisījis šāds trieciens.
Elektriskais plāksteris: Polimēru kapsulas, kas pildītas ar oglekļa nanocaurulēm, var atjaunot elektrisko ķēžu vadītspēju, kad tās tiek saplēstas. Nanocaurules suspensija kapsulu iekšpusē ir redzama augšējā gaismas mikroskopa attēlā; zemāk esošajā attēlā no skenējošā elektronu mikroskopa ir parādīta polimēru kapsulu virsma.
Kapsulas, kas pildītas ar vadošām nanocaurulītēm, kuras mehāniskā spriedzē saplīst, var novietot uz shēmas plates vietās, kur ir tendence uz bojājumiem. Ja spriegums izraisa plaisu ķēdē, dažas kapsulas arī plīsīs un izdala nanocaurules, lai novērstu pārrāvumu. Pētnieki no Ilinoisas Universitātes Urbana-Champaign arī strādā pie kapsulu piedevām, kas paredzētas litija jonu akumulatoru elektrodu bojājumu dziedēšanai, lai novērstu īssavienojumu, kas dažkārt var izraisīt ugunsgrēku.
Iepriekšējie pašizdziedinošo materiālu pētījumi galvenokārt bija vērsti uz mehānisko īpašību atjaunošanu pēc kaitīga notikuma. Piemēram, Ilinoisas Universitātes pētnieki jau ir izgatavojuši pašdziedinošus pārklājumus, kas var salabot skrāpējumus un novērst koroziju uz laivām vai automašīnu šasijas. Tagad grupa ir izmantojusi tos pašus paņēmienus elektronisko īpašību atjaunošanas problēmai.
Mēs vēlamies novērst izplatītās kļūmes mobilajos tālruņos un citās pārnēsājamās elektronikas ierīcēs, saka Pols Brauns , Ilinoisas Universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors, kurš vada pētniecības projektu ar Džefrijs Mūrs , ķīmijas, materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors. Šīs kļūmes var kļūt par vēl lielāku problēmu, jo elastīga elektronika, kas ir pakļauta daudz lielākai mehāniskai slodzei, kļūst plaši izplatīta, saka Brauns.
Lai izgatavotu pašdziedinošu materiālu, Brauns un Mūrs iekapsulēja oglekļa nanocaurules polimēra sfērās, kuru diametrs ir aptuveni 200 mikrometri. Viņi izvēlējās oglekļa nanocaurules to augstās elektrovadītspējas dēļ un tāpēc, ka to iegarenā forma labi izlīdzina spraugas.
Koncepcijas pierādījuma pētījumos pētnieki sadalīja kapsulas un ievietoja iegūto maisījumu starp divu elektrisko zondu galiem. Atbrīvotās nanocaurules veidoja tiltu, kas pabeidza ķēdi starp abām zondēm. Lai gan polimērs pats par sevi nav vadošs, tas netraucēja strāvas plūsmai — pēc pārrāvuma bija vērojams pozitīvs vadītspējas pieaugums. Sīkāka informācija par eksperimentiem tika publicēta pagājušajā nedēļā Materiālu ķīmijas žurnāls .
Elektronisko īpašību atjaunošana ir fantastiska, saka Kristofers Beļavskis , asociētais ķīmijas profesors Teksasas Universitātē Ostinā, kurš arī izstrādā pašdziedinošus elektroniskus materiālus.
Daudzas reizes, kad ierīce sabojājas, tas ir tāpēc, ka ķēde vai kondensators izdeg, saka Bielawski. Tas ir ļoti svarīgi situācijās, kad to nevar salabot — satelītos vai zemūdenēs. Lai risinātu šo problēmu, inženieri pašlaik sistēmā veido dublēšanu. Pašārstnieciskās shēmas varētu padarīt ierīces attālinātām lietojumprogrammām vieglākas, efektīvākas un lētākas, saka Bielawski.
Marks Hersams , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ziemeļrietumu universitātē Evanstonā, IL, arī saskata potenciālu materiālu izmantošanai baterijās. Litija jonu akumulatoru kļūmes var būt katastrofālas, izraisot sprādzienbīstamus ugunsgrēkus, kas rodas, ja korozija izraisa elektriskus īssavienojumus, saka Hersams. Pagājušajā mēnesī Hersam sāka Enerģētikas departamenta sponsorētu sadarbību ar Ilinoisas Universitātes pētniekiem, lai izstrādātu pašatjaunojošus materiālus baterijām. Viņš saka, ka vajadzētu būt arī iespējai izvēlēties kapsulu polimērus, kas reaģē uz ķīmiskām izmaiņām, piemēram, koroziju.
Protams, jūs nevēlaties noslogot akumulatoru ar papildu lietām, saka Brauns. Tas pats attiecas uz shēmas platēm. Taču Brauns saka, ka nav nepieciešams lietot lielus kapsulu daudzumus: kapsulas var pievienot nelielos daudzumos, jo šīs kļūmes katru reizi mēdz rasties vienā un tajā pašā struktūras punktā.
Pētnieki pašlaik izstrādā veidus, kā precīzi novietot sfēras. Brauns saka, ka grupai ir pieņemts papīrs, kurā aprakstīta metodes, ko sauc par elektrosmidzināšanu, izmantošanu nanocaurules burbuļu novietošanai. Grupa arī strādā pie reālistiskākiem kapsulu testiem, tostarp lūzumu pētījumiem vadošos materiālos.