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首先在導電和導熱的碳納米管表面覆蓋了一層燃料,然后在納米管的一端,利用激光束或者高壓火花點燃燃料,碳納米管可以產生很大的電流。
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# a0 g, x) G" _" W- L* E. \0 | P據國外媒體報道,麻省理工學院科學家發現一種新發電方式,利用碳納米管產生出大電流,可為超小型設備提供電能,而且納米管產生的電能是同等重量鋰離子電池電能的100倍。參與研究的科學家邁克爾斯特拉諾( Michael Strano)稱這項研究翻開了能量研究領域的全新一頁。
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麻省理工學院科學家介紹了實驗過程:他們首先制備直徑僅幾十億分之一米的碳納米管,然后在碳納米管表面涂覆一層燃料,利用激光束或者高壓火花點燃納米管一端的燃料,隨即,沿著納米管長度方向將產生快速移動的熱波,就如同導火索點燃后,火焰沿著導火索快速移動的情景。3 T' S+ v5 u2 l) |
- w2 O, }. R+ q, |8 F. q% y 燃料燃燒產生的熱量以非常快的速度傳入碳納米管,熱量在納米管中的傳播速度比在燃料自身中的傳播速度快數千倍。隨著碳納米管的熱量反饋回燃料,沿著碳納米管長度形成了一個熱波。實驗證明,當溫度為3000開爾文時,沿著碳納米管傳播的熱環的速度非常快,是燃料化學反應產生熱量速度的10000倍。% u! b) j0 j/ u6 \" @; k% T
8 x: o) |. L" n- J! p5 r 事實證明,燃燒產生的熱量同時也推動電子沿著碳納米管移動,從而產生很大的電流。斯特拉諾稱,實驗首次預測了燃燒產生的熱波能夠被碳納米管引導,并且熱波可以推動電子沿著納米管前進。現在,實驗所用的這套系統已經能夠提供電能。從重量方面比較,納米管產生的電能是同等重量鋰離子電池電能的100倍。斯特拉諾稱,這套系統產生的電能比通過常規熱電計算所估算的結果大很多。
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5 ?: l" F/ N1 b3 o) b) }4 H) l, z 研究人員分析了碳納米管產生電能的原因。斯特拉諾說,碳納米管產生的電能可以用稱為電子拖帶(electron entrainment)的機制來解釋,即熱波成為了電荷的載體,就猶如洋波收集和傳播海洋表面的碎片那樣,這一重要的特性可讓系統產生巨大的能量。
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斯特拉諾說,現在還不能完全估計這套系統在未來的用途,其可運用在超小型電子設備上為其提供能量,同時,它也可能用于環境傳感器設備中。從理論上來說,這套系統在未使用前能無限期的保持能量,而普通電池電量在使用前就已經將逐漸衰減。斯特拉諾認為將納米管進行排列后,可用來為大型設備提供足夠的能量。
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研究者打算采用不同種類的涂覆材料來進行試驗,讓這套系統產生交流電,可開辟出更多的用途。同時,現在的系統電能效率較低,許多能量都化作熱散失掉,研究小組計劃通過采取一定的措施來提高其熱電轉換效率。 |