Графеновый нано-двигатель

    Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
    Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.
    Иванов Сергей перепечатал из habrahabr.ru
    12 оценок, 2076 просмотров Обсудить (45)

    Эта неделя оказалась урожайной на новости, связанные с прикладными применениями графена и других нано-материалов. Сначала был ультратонкий транзистор, теперь в том же журнале Nano Letters опубликовали статью о разработке молекулярного нано-двигателя, в котором графеновый слой играет ключевую роль. Этот двигатель состоит из высоко-эластичной мембраны, играющей роль поршня, и молекул ClF3, являющихся рабочим телом. Объем рабочего тела изменяется под воздействием лазера. Нано-двигатель развивает давление до 106 Па и выдерживает более 10 000 циклов.



    Двигатель состоит из частицах графена с включениями ClF3. Между атомами углерода и молекулами ClF3 возникают химические связи C-F, которые могут легко диссоциировать. В частности, эти связи разрушаются при облучении лазером с длиной волны 532 нм. Разрушение связей приводит к к тому, что молекулы пытаются «отодвинуться» от атомов углерода. В результате давление под слоем графена возрастает, графен отделяется от подложки, и происходит формирование блистера (пузырька). При отключении лазера, графен быстро возвращается в сове первоначальное плоское состояние, поскольку реакционная способность ClF3 очень высока, и он снова образует связи с атомами углерода. Быстрое увеличение объема под слоем графена эквивалентно расширению рабочего тела и движению поршня в двигателе внутреннего сгорания. Ключевыми параметрами, определяющим мощность двигателя, являются давление, которое он способен выдержать, которое, в свою очередь, зависит от модуля упругости материала мембраны, газопроницаемости мембраны и ее адгезии к подложке.


    В графене, обработанным жидким ClF3 формируются ионные связи между фтором и углеродом, в результате чего формируется положительный заряд, составляющий 1/6 дырки на каждый атом фтора. Такие ионные связи могут быть легко разрушены, поскольку обладают весьма небольшой энергией ~ 54 кДж/моль. Это примерно в десять раз меньше, чес энергия ковалентной связи C-F. Когда квазистабильная молекула ClF3 теряет свою ионную связь, это приводит к переходу ClF3в газовую фазу и быстрому увеличению давления. По оценке исследователей, внутреннее давление составляет ~ 23 МПа. Такое давление достаточно для локального отделения графена от подложки. Благодаря высокой прочности графена, модуль Юнга которого может достигать 1 ТПа, и низкой газопроницаемости, весь газ остается внутри пузырька. Структурный анализ графена показал, что даже после 10 тысяч циклов, никаких структурных нарушений не происходит. Авторы считают, что характеристики такого двигателя могут быть существенно улучшены путем оптимизации параметров лазерного импульса, диаметра пучка, а также подбором наиболее эффективного «рабочего тела».



    К сожалению, доступ к полному тексту статьи платный (но для разума нет преград :), качать целиком здесь), но на сайте журнала свободно доступны дополнительные материалы.

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 45 комментариев , вы можете свернуть их
    Олег Бушуев # написал комментарий 2 мая 2014, 21:34
    и в чём прикол? Чтобы работал поршень, нужно, чтобы кто-то снабжал энергией лазер. Чем это лучше традиционного ДВС?
    Иванов Сергей # ответил на комментарий Олег Бушуев 2 мая 2014, 22:30
    1. Здесь тогда уже не с ДВС, а с паровой машиной стравнивать надо :)), источник-то внешний.
    2. Пока что - ничем, кроме размеров. Практически, графен - это сейчас любимая игрушка у многих. Возможно, из этого выйдет что-то интересное.
    Mученик Hауки # написал комментарий 2 мая 2014, 22:18
    Думаю, что все спекуляции с графеном носят временный характер и никакого толку от этого материала не будет. Пару лет поматросят и забросят.

    50% нобелевских пермий выданы не правильно и не обоснованно. А также за оксюмороны типа антиматерии, чёрных дыр и больших взрывов, которых на самом деле не существует.

    Усилиями Велихова и его сторонников РАН, которые поставили советскую науку в хвост западной яхвеобразной, настоящая наука в России полностью задушена. И может быть восстановлена только после полного роспуска РАН и аннулирования всех степеней и диссертаций, которые с наукой не имеют точек пересечения.
    Иванов Сергей # ответил на комментарий Mученик Hауки 2 мая 2014, 22:31
    Может быть. Может быть, нет. Как говорит Великий Ктулху: "пожуем - увидим".
    Гарри Химик # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 00:35
    Отнюдь...нет...,
    как я Вам уже писал, я с графитами,
    а в последнее время и с графеном и
    его производными работаю, всё отнюдь
    не так плохо..., идёт накопление знаний, а
    с учётом современного научного инструментария
    типа СЭМ многое возможно..., были бы деньги
    на исследования , персонал и желание...
    Владимир Перчилло # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 01:13
    50% нобелевских пермий выданы не правильно и не обоснованно.
    ========================================И не мученикам,а энтузиастам науки!
    Егор Антонов # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 02:00
    Просто надо правильное (научное) отделить от паранаучного (спекулятивного, неправильного) Для этого нужен человек с правильным образованием. Подходит атеист Жорес Алфёров. Правда, про него писали, что тоже хочет подзаработать, а там, где малозаконные заработки, там нет подлинной науки.
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Егор Антонов 3 мая 2014, 07:22
    Вы далеки от реальности.
    Ли Си-Цын # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 05:57
    аннулирования всех степеней и диссертаций ===================================

    Почему ВСЕХ?
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Ли Си-Цын 3 мая 2014, 07:20
    Потому что глупость.
    Ли Си-Цын # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 08:57
    Очччень аргументированно и абсолютно не ГЛУПО ответили. Всем читающим всё стало понятно "кто из ху."
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Ли Си-Цын 3 мая 2014, 09:28
    Степень - это всё равно что носить красные штаны (купленные в переходе метро), и перед тобой все надевают "цак" и делают "ку".
    :)))
    Ли Си-Цын # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 10:41
    Это всем понятно. Но это и отбор кадров для преподавания дисциплин. Отбор кадров в НИИ. Как без этого?
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Ли Си-Цын 3 мая 2014, 10:47
    А что, покупная диссертация улучшает отбор кадров?
    Ли Си-Цын # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 12:42
    А что, на Руси нет умных людей? Нет реальных научных работников?
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Ли Си-Цын 3 мая 2014, 13:46
    Вы не ответили на мой вопрос.
    Кстати, это вы меня минусуете?
    Николай Николаев # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 14:54
    За это они РАН в расход пустили.
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Николай Николаев 3 мая 2014, 15:03
    Если бы. Эти дармоеды свои 50 тыс/мес до гроба получать будут. И все научные СМИ контролировать будут. Ни одна живая душа ничего не опубликует без их соавторства.
    Михаил Павлов # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 06:20
    в польше построенн завод по выпуску графена.Вы можете забить в поисковик:завод по выпуску графена.И увидите что к чему.Но это если вам интересно.там же есть и применение этого вещества.
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Михаил Павлов 3 мая 2014, 15:06
    Завод??? И что же они там делают? С помощью липкой ленты с графитовых болванок мономолекулярные слои сдирают и на ленту наматывают?
    :)))
    Подобные ажиотажи и раньше случались. Помнится гибридной кукурузой пол России засадили. Да только позором всё кончилось.

    А китайцы тоже не отстали, в каждом дворе стояла мини-доменная печь и по выплавке стали они вышли на 1 место. Только опять кончилось позором.
    Михаил Павлов # ответил на комментарий Mученик Hауки 3 мая 2014, 16:30
    Да бросьте вы процесс идёт!Если вы спец в этом то тогда почитайте что там пишут о технологии этого завода.
    Михаил Лысенко # написал комментарий 2 мая 2014, 22:41
    Очень интересно.
    anatolii reznikov # ответил на комментарий Михаил Лысенко 3 мая 2014, 01:39
    Генератор то кабельный собрал ? Как прошли испытания ? Компьютер от него работает надеюсь ? Не дай бог лепестричество отключать в украине начнут А у тебя всё тип топ А у провайдера проблемы ? Что делать то будем ?
    Сергей Александрович Лостин # написал комментарий 2 мая 2014, 23:29
    Инфа интересная, спасибо автору. Но как-то не могу переложить изобретение из прикладного научного значения в практическое русло применения. Надо подумать. За что автору второе спасибо.
    Николай Сохатый # ответил на комментарий Сергей Александрович Лостин 3 мая 2014, 02:16
    А что тут думать, взгляните вокруг и думать не надо.
    в голову на вскидку приходит графеновый "червь", с его способом передвижения.
    Сергей Александрович Лостин # ответил на комментарий Николай Сохатый 3 мая 2014, 08:29
    Вот именно не надо. Червь уже в массах. 9млн пользователей ПК на практике его знают. Я про новое применение. Где кроме как в транзисторах подумать хочу.
    Валерий Колесников # написал комментарий 2 мая 2014, 23:45
    Реальная экспериментальная физика интереснее классической. Физики теперь оказались вынуждены задумываться над противоречиями, порождёнными притянутой ими моделью строения твердого вещества из несуществующих в нём частиц: электронов, фотонов, ..., - хотя рагистрируют заряды и пространственную плотность их распределения, электромагнитные резонансы, магнитные домены и эмиссию -образование из этого вещества, так называемых элементарных частиц материи.
    Комментарий удален модератором Гайдпарка
    Петр Великий # написал комментарий 3 мая 2014, 02:11
    Где КПД, мощность, перспективы, приложения...
    Пока - наука ради науки.
    Иванов Сергей # ответил на комментарий Петр Великий 3 мая 2014, 03:59
    Первые исследования полупроводников тоже проводились, как наука ради науки. И сообщество называется "Наука будущего".
    Петр Великий # ответил на комментарий Иванов Сергей 3 мая 2014, 10:51
    Мощности, приложения, перспективы...
    С полупроводниками было проще..
    )
    Ли Си-Цын # написал комментарий 3 мая 2014, 05:53
    выдерживает более 10 000 циклов. ==================================

    Флешка (или твёрдотелый накопитель, SSD) выдерживает 40 000 циклов перезаписи. И это мизерное число. Амеры создали другой тип твёрдотелого накопителя с 1 000 000 циклом перезаписи. Т. е. показатель в 10 000 только теоретическая разработка.
    Анатолий Пинигин # написал комментарий 3 мая 2014, 07:05
    Комментарий удален его автором
    Mученик Hауки # ответил на комментарий Анатолий Пинигин 3 мая 2014, 09:30
    Это что за пустые пространства вы устраиваете? Просьба удалить.
    Анатолий Пинигин # ответил на комментарий Анатолий Пинигин 3 мая 2014, 11:47
    Саша, это не я, это что-то или сбой компьютера и ли там...Сейчас удалю.
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 868 записей в блогах и 6100 комментариев.
    Зарегистрировалось 57 новых макспаркеров. Теперь нас 5028911.