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研生試劑-上大專家發(fā)現(xiàn)納米“能量轉(zhuǎn)換器”有望成真

點擊次數(shù):239 發(fā)布時間:2013/12/20
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上大專家發(fā)現(xiàn)納米“能量轉(zhuǎn)換器"有望成真

 比頭發(fā)絲的萬分之一還細(xì)的一根碳納米管,也能成為納米器件的供能單元。近日,上海大學(xué)研究人員在上發(fā)現(xiàn),碳納米管在一定條件下可實現(xiàn)熱能與機械能相互轉(zhuǎn)化,這項成果有望令納米 “能量轉(zhuǎn)換器"成為可能。

  碳納米管,簡單來說就是將網(wǎng)狀分布的碳原子卷成一個無縫管子。自發(fā)現(xiàn)以來,它憑借強度大的特性,用于構(gòu)造多種納米機械器件,如納米秤、納米信號發(fā)射器等,但均被用于結(jié)構(gòu)單元或耗能單元。碳納米管能不能將外部能源轉(zhuǎn)化為機械能做功,還有啥未知特性等待開掘,成為學(xué)界關(guān)注焦點。

  突破要從“多米諾"說起。上海大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所張?zhí)镏医淌谕ㄟ^分子動力學(xué)模擬,發(fā)現(xiàn)直徑大于3.5納米的單壁碳納米管一端被壓扁后,塌陷部分會沿縱向擴展至整個碳納米管。研究人員從這個現(xiàn)象中看到了能量的變化軌跡:納米管逐漸變扁的過程中,儲藏在其中的勢能部分轉(zhuǎn)化為動能。

  這個“沖力"有多大?測算表明,碳納米管中的多米諾波速可達(dá)1.1km/s。對此,張教授打了個比方:如果以此為基礎(chǔ)造出一把“納米槍",出膛就是這個速度,可別小看它,這可是AK—47沖鋒槍出口速度的1.5倍。據(jù)了解,相關(guān)論文在刊物《物理評論快報》發(fā)表后,即被*刊物《自然》選作研究亮點進(jìn)行報道。

  然而,探索并未停止。供能單元有兩個*條件:其一,有能量轉(zhuǎn)換;其二,能量轉(zhuǎn)換能反復(fù)發(fā)生。為此,研究人員開始尋找能讓扁了的碳納米管恢復(fù) “圓柱狀"的條件。實驗結(jié)果表明,加熱正是他們需要的答案——加溫至100攝氏度這個臨界溫度以上,吸收了熱能的扁管子能重新鼓起來,而一旦降到100攝氏度以下,管子又扁了。這一新特點的發(fā)現(xiàn)無疑在碳納米管上找到了熱能、機械能不斷相互轉(zhuǎn)換的橋梁。

  “如果能控制好熱環(huán)境,碳納米管的能量轉(zhuǎn)換甚至可能‘永動’。"張?zhí)镏艺雇@一研究的應(yīng)用前景時說。

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