Новости науки и технологий

[Taf]

Не прошло и 5-ти лет с того момента, когда был открыт графен – форма углерода с удивительными свойствами – как ученые получили из него нечто новое: графан.

Графен – одиночный слой атомов углерода, организованных в плоскую «сеть» с гексагональными ячейками, как у графита

Графан получается из графена присоединением к атомам углерода (синие) по одному атому водорода (красные)

Проще всего графен представить в качестве плоского, двухмерного фрагмента кристаллической решетки обычного графита. По сути, это один слой атомов углерода – но свойства графена изучаются весьма пристально, поскольку он обладает и высокой жесткостью, и хорошей тепло- и электропроводностью, и считается весьма перспективной заменой современных металлических проводов в «нанокомпьютерах» будущего и для использования в других приложениях.

Довольно детально этот удивительный материал и его поразительные свойства мы разбирали в некоторых статьях. Так, выяснилось, что по прочности графен превосходит все другие известные структуры («Самый прочный материал в мире»), а проводимость фрагмента графена зависит от его геометрии («Графеновая наноэлектроника»).

Теперь та же группа ученых, которая в 2004 г. впервые получила графен и исследовала его, сообщила, что им удалось продвинуться еще дальше. Андре Гейм (Andre Geim) и его коллега Константин Новоселов показали, что при определенных графен способен взаимодействовать с другими веществами, образуя ранее неизвестные материалы с еще более интересными свойствами.

В частности, при обработке водородом проводящий ток графен превращается в новую непроводящую форму, которую ученые назвали графан (graphane). При этом каждый атом углерода в плоской решетке соединяется с одним атомом водорода, и вся структура остается такой же «сетью», в которой каждый углерод связан с тремя другими.

Впрочем, главным моментом в этом открытии ученые считают тот факт, что оно показало, что с использованием не слишком сложных химических реакций графен можно модифицировать, а значит – создавать на его основе новые производные материалы с новыми полезными свойствами. «Графен – отличный проводник, - поясняет Константин Новоселов, - и найдет применение во множестве электронных устройств. Однако было бы интересно научиться лучше контролировать его проводящие свойства, используя чистую химию. Наша работа показывает, что для этого есть все возможности, что намного расширяет будущие перспективы».

Его коллега Андре Гейм добавляет: «Современная полупроводниковая индустрия использует едва ли не всю Периодическую таблицу элементов, от проводников до изоляторов. Но намного лучше было бы иметь один материал, который несложно было бы модифицировать таким образом, чтобы он мог использоваться для любых целей».

По публикации PhysOrg.Com
Источник: popmech.ru

[Taf]

Для того чтобы зарядить большинство современных портативных устройств, теперь не нужно искать розетку. Достаточно поместить новый генератор nPower PEG в вертикальном положении в сумку, портфель или рюкзак и прогуляться с ним примерно в течение часа. Создатели nPower PEG из компании Tremont Electric обещают, что данный процесс обеспечит зарядку аккумуляторов примерно на 80%. Кроме того, он будет полезен не только человеку, но и окружающей среде. Ведь, как известно, ток, потребляемый из электросети, – это лишние парниковые газы в атмосфере.



В Tremont Electric подсчитали: если обеспечить такими устройствами все 23,2 миллиона американцев, которые используют различные мобильные гаджеты и ходят хотя бы в течение одного часа в день, то в общей сложности можно было бы сэкономить 25,4 миллиона киловатт электроэнергии. Для сравнения: этого количества хватило бы 21 тысяче семей на целый год.

Работает новый генератор энергии из ходьбы по тому же принципу, что и портативные фонарики, которые заряжаются, если их как следует потрясти. Используемое в них явление электромагнитной индукции, открытое ещё Фарадеем, на сегодняшний день вполне может претендовать на роль простого преобразователя "человеческой энергии".

Диаметр внешнего цилиндра — 4, внутреннего – 2,5 сантиметра

Продемонстрировали новинку на выставке CES 2009, прошедшей в Лас-Вегасе с 8 по 11 января нынешнего года.



Устройство длиной 23 сантиметра и весом около 250 граммов представляет собой пару цилиндров, которые двигаются относительно друг друга во время ходьбы. nPower PEG собирает кинетическую энергию, обеспечивая мобильную электронику питанием не хуже, чем обычная стенная розетка.

В комплекте с генератором идут взаимозаменяемые адаптеры, через которые к nPower PEG можно подключить различные MP3-плееры, мобильные телефоны, цифровые камеры и GPS-навигаторы. В скором времени (когда именно, пока не уточняется) генератор можно будет заказать по цене $149.

Один минус: пока что в комплект не входят какие-либо крепления для пояса или нарукавники, которые позволили бы подвесить nPower PEG на одежду или прямо на тело.

Другие технические характеристики: выходная мощность устройства достигает 4 ватт, диапазон рабочих температур от -30 до +60 °С, все составляющие – перерабатываемые, устойчивы к действию воды и грязи (кроме USB-порта, но и над этим уже работают).

Сам генератор энергию хранить не может, но зато будет незаменим в любом уголке планеты, где нет доступа к электросети.

Можно ли сделать такой же генератор меньшего размера? Можно, но тогда и энергии он будет производить меньше (в Tremont Electric попытались уравновесить соотношение портативность – выход энергии). Также можно создать устройство и больших размеров, в данном случае всё будет зависеть от конкретных задач.

Кстати, ранее американцы предлагали носить портативные генераторы на колене, а японцы встраивать их в сандалии.

Источник: http://vasi.net/2009/01/15/khajjtek_...by_2_foto.html

[Taf]

Ученые разработали новую технологию выращивания углеродных нанотрубок с использованием алмазных наночастиц. Метод детально описан в статье, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society. Краткий пересказ работы приводит New Scientist.

Углеродных нанотрубки представляют собой цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. Стенки цилиндра построены из одного слоя атомов углерода. Существует несколько технологий получения нанотрубок. В одной из наиболее распространенных методик материалом для получения нанотрубок обычно служит газ, молекулы которого содержат углерод. Чаще всего ученые используют метан (химическая формула - CH4).

Газ, нагретый до температур порядка 700 градусов Цельсия, пропускают через слой наночастиц различных металлов, например, железа, никеля или кобальта. Металл служит катализатором реакции распада метана на углерод и водород. Атомы углерода "оседают" на металлические наночастицы, формируя трубки.

Эта методика не позволяет одномоментно получать большое количество нанотрубок. Под воздействием высокой температуры наночастицы металлов "сплавляются" вместе. В таком виде они не могут служить эффективным катализатором. Если частицы расположены достаточно далеко друг от друга, они не слипаются, однако число получаемых нанотрубок уменьшается.

Авторы нового метода заменили частицы металлов на алмазные наночастицы диаметром около пяти нанометров, которые не слипаются. Метан ученые заменили на этанол (при высокой температуре он находится в газообразном состоянии). Пропуская этанол через слой алмазных наночастиц, исследователи получали большое число нанотрубок даже несмотря на то, что наночастцы не могут катализировать реакцию разложения этанола. Температура, при которой синтезировались нанотрубки, составляла 890 градусов Цельсия. При таком нагреве молекулы этанола распадаются "самостоятельно".

Нанотрубки были впервые получены несколько десятилетий назад. В последние годы ученые активно исследуют свойства этих объектов. Нанотрубки потенциально способны улучшить качество множества приборов и удешевить некоторые технологии. Так, была разработана модель солнечных батарей на нанотрубках, "супермышцы" из нанотрубок. Совсем недавно появилось сообщение, что с помощью нанотрубок можно "сшивать" материалы для самолетов.

Источник: http://www.lenta.ru/news/2009/05/20/diamonds/

[Pokee]

19 мая 2009 года, 22:54 | Текст: Дмитрий Сафин

Группа исследователей из Университета города Ватерлоо (Канада) разработала прототип литий-серной батареи, которая в три раза превосходит по емкости литий-ионные аналоги соответствующей массы.

Структура композитного материала, полученного при температуре 155 °C. Масштаб — 1 мкм (иллюстрация авторов исследования).


Идея построения литий-серного аккумулятора, рассказывают авторы работы, была впервые высказана около двадцати лет назад, и реализовать ее пытались многие. Сера гораздо дешевле большинства других веществ, используемых в современных литиевых батареях; более того, она может обеспечить весьма высокую плотность энергии. «Основная сложность заключается в создании катода, — говорит профессор Линда Назар (Linda Nazar), возглавившая исследование. — Для того чтобы поддерживать обратимую электрохимическую реакцию при высоких значениях плотности тока, электрически активная сера должна находиться в тесном контакте с проводником — углеродом».

В своей работе канадские ученые использовали так называемый мезопористый углерод (материал с порами равномерного диаметра). Исследователи создали устойчивую конфигурацию из углеродных «стержней» 6,5-нанометрового диаметра, разделенных полыми областями диаметром 3–4 нм; протянувшиеся в этих областях микроволокна углерода предотвращали разрушение структуры. Затем пустоты были заполнены расплавленной серой; после затвердевания она чуть уменьшалась в объеме и также образовывала микроволокна. Формирование структуры с огромными площадями поверхности электрически активного элемента было подтверждено с помощью сканирующего электронного микроскопа.

«Созданный нами композитный материал гарантирует получение около 80 процентов той теоретической емкости, которую может обеспечить сера», — утверждает г-жа Назар. В ходе испытаний новый аккумулятор достиг значения удельной емкости в 1 320 мА•ч/г. По мнению авторов, столь выдающиеся результаты должны оживить исследования в этой области, и в будущем следует ожидать появления различных композитных материалов подобной структуры, которые найдут свое применение во многих областях техники.

Линда Назар уже подала заявку на получение патента и в настоящее время рассматривает возможность коммерциализации разработки.

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Nature Materials.

Подготовлено по материалам Physorg.

Взято с Компьюленты (http://science.compulenta.ru/427368/)