+
Fysiikka

3 Hiilinanoputkien futuristinen käyttö

3 Hiilinanoputkien futuristinen käyttö

Hiilinanoputket ovat parhaillaan mullistamassa monia aloja, mukaan lukien nanoteknologia, yksilölliset elektroniset puettavat tarvikkeet, optiikka, elektroniikka ja muut materiaalitieteen ja -teknologian alat niiden ainutlaatuisten puitteiden ja ominaisuuksiensa vuoksi. Hiilinanoputkilla on pitkä, kapea rakenne, jonka seinät muodostuvat yhden atomin paksuisista hiililevyistä, joita kutsutaan grafeeniksi. Ne ovat lähes ohuimpia putkia, jotka voidaan muotoilla luonnosta. Niillä on epätavalliset lämpö-, mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet, jotka tekevät niistä ihanteellisia monenlaisiin sovelluksiin.

Joustava elektroniikka

Kilpailu on käynnissä joustavan, taipuvan elektroniikan luomiseksi hiilinanoputkilla, jotka voivat lopulta korvata nykyisen elektroniikan, joka on valmistettu hauraammilla materiaaleilla. Monet tutkijat ympäri maailmaa kokeilevat erilaisia ​​menetelmiä hiilinanoputkien kehittämiseksi massatuotantoa varten. On olemassa muutamia ongelmia, jotka estävät hiilinanoputkien laajamittaisen käyttöönoton: erittäin puhtaiden putkien valmistaminen ei ole kustannustehokasta, eikä niitä ole pakattu riittävän tiheästi alustalle.

Kaksi Wisconsinin yliopiston tutkijaa, Gopalan ja Arnold, ovat edelläkävijöitä hiljattain parannetulle hiilinanoputkien kehitystekniikalle, jota kutsutaan kelluvaksi haihduttavaksi itsekokoonpanoksi eli FESA. Tämä tekniikka ratkaisee pakkaustiheysongelman, joka on estänyt hiilinanoputkien laajamittaisen käyttöönoton joustavassa elektroniikassa. Tiimi työskentelee parhaillaan yritysten kanssa tämän tekniikan käyttöönoton nopeuttamiseksi. Monet muut tutkijat ovat tehneet myös muita läpimurtoja.

[Kuvan lähde: Wikimedia]

KATSO MYÖS: Nanomateriaalien puhdistus: Lisää vain öljyä

Bioelektrinen nenä

Tulevaisuudessa huumeita haistavat koirat voidaan korvata haju-reseptoriproteiinien ja hiilinanoputken transistoreiden hybridillä, joita kutsutaan bioelektronisiksi neniksi. Uskokaa tai älkää, Charlie Johnsonin johtama tutkijaryhmä pyrkii luomaan hiilinanoputkitransistorin, joka kykenee "haistamaan". Tämä ryhmä siirtää biologisten proteiinien aistinvaraiset ominaisuudet hiiristä elektronisiin laitteisiin. Tätä kutsutaan bionanotekniikaksi, muodossa biologian ja sähköisen rajapinnan, sellainen, josta luit sci-fi-romaaneissa lapsena.

Pennsylvanian yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori Johnson totesi:

"Meitä motivoi tekemään bioelektronisia hybridit, joissa OR: n [haju-reseptoriproteiinit] ja nanoputkilaitteen välillä on huolellisesti suunniteltu kemiallinen yhteys, sekä syrjäisimpien alueiden suunniteltu kalvomainen ympäristö." ~ Michael Berger Nanowerkista

Heidän keksimänsä bioelektrisen nenän säilyvyysaika oli useita kuukausia, mikä on huomattavasti pidempää kuin aikaisemmin ajateltiin. Johnson myöntää, että bioelektronisen nenän toteuttamisessa on vielä suuria haasteita. Haistoreseptoriproteiinien puhdistaminen solun ilmentämisjärjestelmästä on erittäin ongelmallista.

[Kuvan lähde: Wikimedia]

Nanokaiuttimet

Meillä voi pian olla pala vaatetta tai mikä tahansa tavallinen esine, joka kykenisi tuottamaan ääntä. Kiinalaisten tutkijoiden ryhmä on onnistunut valmistamaan nanokaiuttimet erittäin ohuista, taipuisista nanoputkilevyistä.

Jotta ymmärtäisit näiden nanokaiuttimien toiminnan, sinun on ensin ymmärrettävä, miten ukkonen syntyy, koska nanopuhelimia ohjaavat samat periaatteet. Kuulet ukkosen salaman jälkeen syystä. Tästä syystä: kun salama kulkee pilvestä ja osuu maahan, ilmalle aukeaa aukko, jota kutsutaan kanavaksi. Kun valo on kadonnut, ilma romahtaa takaisin sisään ja luo ääniaallon, jonka kuulemme ukkosen muodossa.

Nanokaiuttimissa, kun sähkövirta syötetään putkiin, ilma kuumenee ja laajenee, mikä aiheuttaa sitten ääniaaltojen syntymisen. Tätä kutsutaan termoakustiseksi vaikutukseksi, ja se eroaa tavallisten kaiuttimien takana olevasta fysiikasta. Tavanomaiset kaiuttimet tuottavat ääntä ilmamolekyylien värähtelyistä, mutta nanokaiutin ei aiheuta tärinää lainkaan. Lue yksityiskohtainen kuvaus näistä nanokaiuttimista täältä.

Millaista esinettä haluaisit nähdä tulevaisuudessa äänen tuottavilla ominaisuuksilla? Korvataanko iPodit nanokaiuttimella infusoiduilla takkeilla? Pitkän työpäivän jälkeen uppoudut alas mukavaan lepotuoliin ja kuuntelet tuoliasi, kun se soittaa suosikkikappaleesi? Tulevaisuus tulee olemaan outo, se on varmaa.

KATSO MYÖS: Uusi materiaali on niin mustaa, että sitä ei voida mitata

Kirjoittanut Leah Stephens


Katso video: 13 Tips for an AWESOME Trip to Hong Kong (Tammikuu 2021).