Фізика

3 Футуристичне використання вуглецевих нанотрубок

3 Футуристичне використання вуглецевих нанотрубок

Вуглецеві нанотрубки в даний час революціонізують багато галузей, включаючи нанотехнології, персоналізовані електронні носимі пристрої, оптику, електроніку та інші галузі матеріалознавства завдяки своїм унікальним структурам та властивостям. Вуглецеві нанотрубки мають довгу вузьку структуру зі стінками, які утворені вуглецевими листками товщиною в один атом, які називаються графеном. Це майже найтонші трубки, які можна виготовити з природи. Вони мають незвичайні теплові, механічні та електричні властивості, що робить їх ідеальними для широкого спектру застосувань.

Гнучка електроніка

Триває гонка за створення гнучкої, гнучкої електроніки з вуглецевими нанотрубками, яка з часом може замінити сучасну електроніку, виготовлену з більш крихких матеріалів. Багато дослідників у всьому світі експериментують з різними методами розробки вуглецевих нанотрубок для масового виробництва. Є кілька проблем, які перешкоджають широкому впровадженню вуглецевих нанотрубок: виробництво високочистих трубок не є економічно вигідним, і вони не набиті досить щільно на підкладку.

Двоє дослідників з Університету Вісконсіна, Гопалан та Арнольд, запровадили нещодавно вдосконалену техніку розробки вуглецевих нанотрубок, яка називається плаваючою випарною самозбіркою або FESA. Цей метод вирішує проблему щільності упаковки, яка перешкоджала широкому впровадженню вуглецевих нанотрубок у гнучку електроніку. В даний час команда працює з компаніями, щоб пришвидшити впровадження цієї технології. Багато інших дослідників також зробили інші прориви.

[Джерело зображення: Вікімедіа]

ДИВІТЬСЯ ТАКОЖ: Очищення наноматеріалів: Просто додайте олію

Біоелектричний ніс

У майбутньому собак, що нюхають наркотики, можна замінити гібридами білків нюхових рецепторів та транзисторами з вуглецевих нанотрубок, які називаються біоелектронними носами. Вірте чи ні, група дослідників на чолі з Чарлі Джонсоном працює над створенням транзистора з вуглецевих нанотрубок, здатного «пахнути». Ця група передає чутливі властивості біологічних білків від мишей до електронних пристроїв. Це називається біонанотехнологією, формою біології та електронного взаємодії, про який ви читали в науково-фантастичних романах, коли ви були дитиною.

Джонсон, професор фізики та астрономії Університету Пенсільванії, заявив:

"Нас спонукали створити біоелектронні гібриди, де існує ретельно розроблений хімічний зв’язок між АБО [білками нюхових рецепторів] та нанотрубкою, а також створене мембраноподібне середовище для ОР". ~ Майкл Бергер з Нановерка

Термін придатності біоелектричного носа, який вони розробили, склав кілька місяців, що значно довше, ніж вважалося можливим. Джонсон визнає, що все ще існують основні проблеми, щоб зробити біоелектронний ніс реальністю. Очищення білків нюхових рецепторів із клітинної експресійної системи є дуже проблематичним.

[Джерело зображення: Вікімедіа]

Нанодинаміки

Незабаром ми могли б отримати предмет одягу або будь-який звичайний предмет, здатний видавати звук. Група китайських дослідників нанодинаміки успішно виготовлені з надтонких, гнучких аркушів нанотрубок.

Щоб зрозуміти, як працюють ці нанодинаміки, спочатку потрібно зрозуміти, як створюється грім, оскільки нанодинаміки керуються тими ж принципами. Ви чуєте грім після блискавки з причини. Ось чому: коли блискавка відходить від хмари і б’є об землю, у повітрі відкривається діра, яка називається каналом. Як тільки світло згасає, повітря знову руйнується і створює звукову хвилю, яку ми чуємо як грім.

У нанодинаміках, коли на трубки подається електричний струм, повітря нагрівається і розширюється, що потім призводить до створення звукових хвиль. Це називається термоакустичним ефектом, і він відрізняється від фізики, що стоїть за стандартними колонками. Звичайні колонки генерують звук від вібрацій в молекулах повітря, але нанодинамік взагалі не видає вібрацій. Детальний опис цих нанодинаміків читайте тут.

Який об’єкт ви хотіли б бачити в майбутньому із можливостями звукоутворення? Чи будуть iPod замінені куртками, наповненими нанодинаміками? Після довгого робочого дня ви опуститесь у свій зручний крісло і послухаєте стілець, коли він грає вашу улюблену пісню? Майбутнє буде дивним, це точно.

ДИВІТЬСЯ ТАКОЖ: Новий матеріал настільки чорний, що його не можна виміряти

Написала Лія Стівенс


Перегляньте відео: Composite materials in motorcycle helmets Carbon fibre reinforced plastic (Січень 2022).