211service.com
Nano dzijas vērpšana
Daudzas svarīgas tehnoloģijas — no akumulatoru elektrodiem un supravadošiem vadiem līdz katalizatoriem kurināmā elementos — balstās uz materiāliem, kas satur pulverveida daļiņas, kuras var būt sarežģīti pārvaldīt. Tagad, veicot varoņdarbu, kas varētu vienkāršot daudzu šādu tehnoloģiju ražošanu un norādīt ceļu uz dažām radikāli jaunām tehnoloģijām, Teksasas universitātes pētnieki ir parādījuši veidu, kā izgriezt dziju no nanocaurulēm, kas ievadītas ar noderīgiem pulverveida materiāliem.
Nano stelles: Oglekļa nanocauruļu audumi tiek vilkti un savīti, lai izveidotu dzijas. Četri tīkli šeit ir 5,5 centimetrus plati.
Pētnieki ir izmantojuši šo metodi, lai izgatavotu dzijas sloksnes, kas darbojas kā akumulatora elektrods, citas ar supravadošām īpašībām un pašattīrošas dzijas.
Pulveri ir ļoti svarīgi funkcionāli materiāli, jo tiem ir ļoti liels virsmas laukums Rejs Bogmens , kurš vada MacDiarmid NanoTech institūtu Teksasas Universitātē Dalasā. Problēma ir tā, ka pulveri bez formas ir grūti lietojami.
Piemēram, litija jonu akumulatoru elektrodi izmanto pulveru lielās virsmas priekšrocības, lai panāktu lielāku uzglabāšanas blīvumu. Bet parasti pulveri ir jāsatur kopā ar saistvielām, kas palielina svaru un cietību, vai arī tie ir jāsaķepina cietās struktūrās, kuru procesi ir sarežģīti.
Bogmens saka, ka viņa grupas izstrādātajai tehnoloģijai vajadzētu atvieglot darbu ar plašu pulverveida materiālu klāstu. Var paņemt gandrīz jebkuru pulveri un izveidot šujamu, adāmu, mezglojamu, pījamu dziju, viņš stāsta.
Pētnieki sāk ar vertikāli izlīdzinātu oglekļa nanocauruļu mežu audzēšanu ķīmiskajā reaktorā. Pēc tam viņi velk rullīti pāri nanocaurulēm, kas atdalās no virsmas un sapinās garā, elastīgā lentē — tā sauktajā nanocauruļu tīklā. Bogmana komanda ir atklājusi, ka šie tīkli var darboties kā nanodaļiņu un pulveru saimnieks. Pētnieki izsmidzina auduma virsmu ar pulveri un pēc tam savērpj to dzijā. Pulveris atrodas nanocaurules tīkla spirālēs. Mazgājot, gandrīz viss pulveris tiek saglabāts, viņš saka. Iegūtie pavedieni var būt no 95 līdz 99 svara procentiem pulvera.
Bogmana grupa izmantoja pulverveida bora un magnija maisījumu, lai ar vienkāršu procesu izgatavotu supravadošus pavedienus. Parastais supravadošo vadu izgatavošanas process ietver pulveru iepakošanu vara caurulēs un karsēšanu un vilkšanu desmitiem reižu, lai tos izstieptu stieplēs. Bet supravadošās dzijas tiek karsētas tikai vienu reizi, lai pulverus atkausētu un izveidotu supravadošu pavedienu.
Pulveris saglabā īpašības, kas padara tos tik noderīgus, saka Matteo Paskvali , Rīsa universitātes ķīmiskās un biomolekulārās inženierijas profesors, kurš nebija iesaistīts darbā. Viņš saka, ka Baughmana metode būtībā ir daļiņu pārvēršana šķiedrās. Ķimikālijas var viegli pārvietoties retajās nanocaurulītēs un izkļūt no tām un mijiedarboties ar iekšpusē iesprostoto daļiņu virsmu.
Pasquali vada projektu uzņēmumā Rice, kura mērķis ir izgatavot oglekļa nanocaurules šķiedras, kas ir ļoti blīvas un tāpēc ļoti spēcīgas un vadošas. Šīs tīrās nanocauruļu šķiedras galu galā varētu izmantot kā zemu zudumu elektriskās pārraides kabeļus vai īpaši spēcīgos strukturālos materiālos. Kad jums ir šķiedra, varat to aust, ievietot polimērā [piemēram, stiklšķiedrā] vai izgatavot audumu, saka Pasquali, kurš atzīmē, ka tekstilizstrādājumu apstrāde ir salīdzinoši zema.
Baughman komanda izgatavoja akumulatora elektrodu audumu, izmantojot litija-dzelzs-fosfāta pulverus. Audums ir gandrīz 99 procenti aktīvā materiāla, tāpēc to var izmantot vieglu bateriju izgatavošanai.
Un, protams, kad no kaut kā var izgatavot audumu, to var arī valkāt.
Yi Cui , Stenfordas universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu asociētais profesors, arī izstrādā uz tekstilizstrādājumiem balstītas enerģijas uzglabāšanas ierīces. Viņš uzskata, ka valkājamie barošanas avoti kādu dienu varētu darbināt ikdienas sīkrīkus. Svarīgas īpašības ir izmaksas, svars un spēja ātri uzlādēt un izlādēties, un tekstila elektrodi, šķiet, ir ideāli šajā ziņā. Taču maz ticams, ka tie būs piemēroti lietojumiem, kuriem nepieciešama liela kopējā enerģijas uzglabāšanas jauda, piemēram, elektromobiļu akumulatoriem.
Teksasas Universitātes pētnieki plāno īstenot projektu vairākos virzienos. Papildus dažādu pulveru testēšanai viņi eksperimentē ar dažādiem to uzklāšanas veidiem.
Kādu dienu dzijas varētu izmantot, lai ražotu lielu daudzumu materiālu konstrukciju ražošanai. Pašlaik ir daudz saprātīgāk runāt par baterijām, nevis lidmašīnas spārniem, jo ir nepieciešams [materiālu] tonnāža, saka Bogmens. Viņa grupa strādā ar dažiem uzņēmumiem, lai turpinātu attīstīt dzijas, tostarp ķīmisko vielu ražotāju Lintech un oglekļa nanocauruļu tekstilizstrādājumu ražotājs Nanocomp .