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碳納米管“反應堆”有望為機器人提供動力
發布時間:2021-06-11     作者:   來源:cnBeta.COM   分享到:

  麻省理工學院的研究人員說,僅僅通過在一種特殊的液體中晃動就能產生能量的微小的碳納米管,有朝一日可能成為微型機器人甚至更小設備的突破性動力源。這種方法還可以為電化學提供一種新的和更有效的電力來源,從環境中獲取能量來進行化學轉換,從而減少對傳統電力來源的依賴。

  碳納米管是微小的空心管,由碳原子的緊密晶格形成。它們已經被用于太陽能發電、更有效的計算機芯片、柔性電池等方面的進展,但麻省理工學院的團隊著眼于這種碳納米管本身的固有電性能。

  研究人員發現,將碳納米管部分涂抹在類似特氟隆的聚合物中,會在電子如何流經它的過程中產生不對稱性:從管子的有涂層部分到無涂層部分。不過,要實際上讓電子流出來需要將納米管浸沒在一種溶劑中,而這種溶劑會將其去除。

  麻省理工學院化學工程系Carbon P. Dubbs教授和該項目的負責人Michael Strano解釋說:"這項技術很有吸引力,因為你所要做的就是讓溶劑流過這些顆粒床。"當然,這種技術離小型發電站的實現還有一段距離。概念驗證涉及研磨碳納米管,以便它們可以形成一個單片:其中一面涂有聚合物。然后切出250微米x250微米的小片并將其浸入有機溶劑中。

  "溶劑帶走了電子,而系統試圖通過移動電子來平衡,"斯特拉諾解釋說。"里面沒有復雜的電池化學成分。它只是一個粒子,你把它放入溶劑中,它會啟動一個電場。"

  每個粒子產生約0.7伏的電壓,但好處是規模大。將數百個粒子組合到一個小試管中,就形成了一個所謂的 "填料床"反應堆。事實證明,這能夠為一個被稱為酒精氧化的電化學過程產生足夠的電力 - 將酒精轉化為醛或酮,而由于外部電力需求,通常不會以這種方式進行。

  反應器的未來應用可能包括更多這樣的電化學電源,并有可能使用從環境中捕獲的二氧化碳來制造最重要的聚合物涂層。Strano的實驗室之前已經展示了碳納米管線如何在逐步加熱時產生電力。

  不過,除此之外,研究人員表示,微型發電機的想法有更廣泛的潛在應用。微型或甚至納米級的機器人是一種可能性,在這種情況下,它們所處的環境的電力足以讓它們運行。這樣一來,就不需要傳統意義上的機載電池了。


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