Углеродные структуры для хранения механической энергии Фото: QUT центр материаловедения. YouTube
  • Дата:22.04.2020
  • Просмотры:311
  • Источник: QUT

Исследователи QUT предложили новую углеродную наноструктуру, которая однажды может быть использована для накопления механической энергии, биомедицины и разработки носимых устройств

Модель дает возможность накопления и высвобождения механической энергии из углеродных пучков - совокупности ультратонких одномерных углеродных нитей, которые способны накапливать энергию при скручивании или растяжении. «Подобно тому, как в сжатой пружине или детской заводной игрушке, энергия может высвобождаться при развертывании скрученной спирали».

«Если появится возможность создания с помощью пучков нанонитей системы накопления энергии, это станет более безопасным и стабильным решением для многих случаев». Новая углеродная структура могла бы стать потенциальным микромасштабным источником питания для чего угодно, от имплантированных биомедицинских сенсорных систем, контролирующих функции сердца и мозга, до небольшой робототехники и электроники.

«В отличие от химических хранилищ, таких как литий-ионные аккумуляторы, которые используют электрохимические реакции, система механического накопления энергии несет гораздо меньший риск». «При высоких температурах системы хранения, использующие химикаты, могут взрываться или при низких температурах терять эффективность». «Механические системы накопления энергии не имеют таких недостатков».

«Пучки углеродных нанонитей можно превратить в искусственные мышцы, которые реагируют на электрические, химические или фотонные возбуждения». «Предыдущие исследования показали, что такая структура, изготовленная из углеродных нанотрубок, может выдержать нагрузку в 50 000 раз больше собственного веса».

Было обнаружено, что плотность энергии в пучке нанонитей - сколько энергии может храниться в единице массы - составляет 1,76 МДж на килограмм, что на 4-5 порядков выше, чем у обычной стальной пружины, и в 3 раза больше по сравнению с литий-ионными батареями.

«Преимущества этой технологии для, например, аэрокосмической области очевидны. Если можно уменьшить вес аппаратов, то значительно снизятся потребности в топливе». Область применения пучков углеродных нанонитей в качестве средства накопления энергии безграничны.

«Пучки нанонитей могут быть использованы в линиях электропередачи следующего поколения, в аэрокосмической электронике, аккумуляторах, интеллектуальном текстиле и разработке строительных конструкционных композитов».

Результаты исследований были опубликованы Nature Communications.

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности