碳納米管有望成納米“能量轉(zhuǎn)換器”
作者:中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司 來源:http://www.sikpqwc.cn 日期:2012-07-09 09:37:16
碳納米管,簡單來說就是將網(wǎng)狀分布的碳原子卷成一個(gè)無縫管子。自發(fā)現(xiàn)以來,它憑借強(qiáng)度大的特性,用于構(gòu)造多種納米機(jī)械器件,如納米秤、納米信號發(fā)射器等,但均被用于結(jié)構(gòu)單元或耗能單元。碳納米管能不能將外部能源轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做功,還有啥未知特性等待開掘,成為學(xué)界關(guān)注焦點(diǎn)。
上海大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所張?zhí)镏医淌谕ㄟ^分子動力學(xué)模擬,發(fā)現(xiàn)直徑大于3.5納米的單壁碳納米管一端被壓扁后,塌陷部分會沿縱向擴(kuò)展至整個(gè)碳納米管。研究人員從這個(gè)現(xiàn)象中看到了能量的變化軌跡:納米管逐漸變扁的過程中,儲藏在其中的勢能部分轉(zhuǎn)化為動能。
這個(gè)“沖力”有多大?測算表明,碳納米管中的多米諾波速可達(dá)1.1km/s。對此,張教授打了個(gè)比方:如果以此為基礎(chǔ)造出一把“納米槍”,子彈出膛就是這個(gè)速度,可別小看它,這可是AK—47沖鋒槍出口速度的1.5倍。
專家介紹,供能單元有兩個(gè)必備條件:其一,有能量轉(zhuǎn)換;其二,能量轉(zhuǎn)換能反復(fù)發(fā)生。為此,研究人員開始尋找能讓扁了的碳納米管恢復(fù) “圓柱狀”的條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加熱正是他們需要的答案——加溫至100攝氏度這個(gè)臨界溫度以上,吸收了熱能的扁管子能重新鼓起來,而一旦降到100攝氏度以下,管子又扁了。這一新特點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)無疑在碳納米管上找到了熱能、機(jī)械能不斷相互轉(zhuǎn)換的橋梁。
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