ایتنا- مهندسان ام.آی.تی به تازگی روش جدیدی را برای تولید برق ایجاد کرده‌اند که در آن ذرات ریز کربن می‌توانند به راحتی با تعامل با یک حلال آلی که در آن شناور هستند، جریان الکتریکی ایجاد کنند.
شنبه ۲۲ خرداد ۱۴۰۰ ساعت ۰۱:۱۰
دستاوردی انقلابی برای محققان ام.آی.تی:
کشف روشی کاملا جدید برای تولید الکتریسیته با استفاده از ذرات کربن
به گزارش ایتنا و به نقل از scitechdaily، در روش جدید محققان ام آی نی یک ماده جدید ساخته شده از نانولوله‌های کربنی می‌تواند با مهار انرژی از محیط خود ، برق تولید کند. محققان می‌گویند حلال آلی به کار رفته در این تحقیق الکترونها را از ذرات بیرون می‌کشد و جریانی را ایجاد می‌کند که می‌توان از آن برای هدایت واکنشهای شیمیایی یا تأمین انرژی ربات‌های در مقیاس نانو یا میکرو استفاده کرد.
ایکل استرانو به عنوان استاد مهندسی شیمی در ام.آی.تی در این رابطه اظهار داشته است که: «این مکانیسم جدید است و این روش تولید انرژی کاملاً جدید است. این فناوری از جذابیت زیادی برخوردار است زیرا تمام کاری که شما باید انجام دهید این است که یک حلال را از طریق بستر این ذرات عبور دهید. با این کار می‌توانید بدون نیاز به سیم الکتروشیمی انجام بدهید.»
محققان در مطالعه جدیدی برای توصیف این پدیده نشان دادند که می‌توانند از این جریان الکتریکی برای هدایت واکنشی به نام اکسیداسیون الکل (یک واکنش شیمیایی آلی که در صنایع شیمیایی از اهمیت زیادی برخوردار است) استفاده کنند. این کشف جدید حاصل تحقیقات استرانو در مورد نانولوله‌های کربنی (لوله‌های توخالی ساخته شده از شبکه‌ای از اتم‌های کربن که دارای ویژگی‌های الکتریکی منحصر به فردی هستند) است.
استرانو برای اولین بار در سال 2010 نشان داد که نانولوله‌های کربنی می‌توانند «امواج گرمایی» تولید کنند. وقتی یک نانولوله کربنی با لایه‌ای از سوخت پوشانده شود موجب حرکت پالس‌های حرارتی یا امواج حرارتی در امتداد شده و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند.
این کار باعث شد تا استرانو و دانشجویانش یکی از ویژگی‌های مرتبط با نانولوله‌های کربنی را کشف کنند. آنها دریافتند که وقتی بخشی از یک نانولوله با یک پلیمر تفلونی مانند پوشانده می‌شود عدم تقارنی ایجاد می‌کند که امکان جریان یافتن الکترون از قسمت روکش دار به قسمت بدون پوشش لوله را فراهم اورده و جریان الکتریکی تولید می‌کند. این الکترونها را می‌توان با غوطه ور شدن ذرات در یک حلال که گرسنه الکترون است، بیرون کشید.
محققان برای مهار این قابلیت خاص با خرد کردن نانولوله‌های کربنی و ساخت یک صفحه از کاغذ مانند از انها، ذرات مولد برق تولید کردند. یک طرف هر ورق با یک پلیمر تفلون مانند پوشانده شد و سپس محققان ذرات کوچک را که می‌توانند به هر شکل و اندازه‌ای باشند، بریدند. آنها برای این مطالعه ذراتی ساختند که اندازه آنها 250 میکرون در 250 میکرون بود.
.jpg)
وقتی این ذرات در یک حلال آلی مانند استونیتریل غوطه ور می‌شوند، حلال به سطح بدون پوشش ذرات می‌چسبد و شروع به بیرون کشیدن الکترون از آنها می‌کند. استرانو می‌گوید:« این حلال الکترونها را می‌گیرد و سیستم با حرکت الکترون برای متعادل سازی تلاش می‌کند. هیچ شیمی پیچیده باتری در داخل این سیستم وجود ندارد. این فقط یک ذره است و شما آن را در حلال قرار می‌دهید و شروع به تولید یک میدان الکتریکی می‌کند.»
نسخه فعلی این سیستم می‌تواند حدود 0.7 ولت برق در هر ذره تولید کند. در این مطالعه محققان همچنین نشان دادند که می‌توانند آرایه‌های صدها ذره را در یک لوله آزمایش کوچک تشکیل دهند. این راکتور کوچک انرژی کافی برای تولید واکنش شیمیایی به نام اکسیداسیون الکل تولید می‌کند که در آن الکل به آلدئید یا کتون تبدیل می‌شود. معمولاً این واکنش با استفاده از الکتروشیمی انجام نمی شود زیرا به جریان خارجی بیش از حد نیاز دارد.
استرانو امیدوار است که در آینده از این نوع تولید انرژی برای ساختن پلیمرهایی استفاده کند که فقط از دی اکسید کربن به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند. او در یک پروژه مرتبط، پلیمرهایی را ایجاد کرده است که می‌توانند با استفاده از دی اکسیدکربن و در فرآیندی که از انرژی خورشیدی استفاده می‌شود، خود را بازسازی کنند. این اثر با الهام گیری از فرایندهای تثبیت کربن (مجموعه واکنشهای شیمیایی که گیاهان برای ساخت قند از دی اکسید کربن استفاده می‌کنند) از انرژی خورشیدی تامین نیرو می‌کند.
این روش در بلند مدت می‌تواند برای تأمین انرژی ربات‌های در مقیاس کوچک یا نانو مورد استفاده قرار گیرد.پیش از این آزمایشگاه استرانو ساخت ربات‌های بسیار کوچکی را آغاز کرده است که روزی می‌توانند به عنوان سنسورهای تشخیصی یا محیطی مورد استفاده قرار گیرند. استرانو مدعی است که این ایده که بتوانیم انرژی را از محیط زیست برای تأمین انرژی این نوع ربات‌ها جمع اوری کنیم، بسیار جذاب است.
کد مطلب: 65185
