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碳纳米管“反应堆”有望为机器人提供动力

cnBeta.COM 2021-06-08

  麻省理工学院的研究人员说,仅仅通过在一种特殊的液体中晃动就能产生能量的微小的碳纳米管,有朝一日可能成为微型机器人甚至更小设备的突破性动力源。这种方法还可以为电化学提供一种新的和更有效的电力来源,从环境中获取能量来进行化学转换,从而减少对传统电力来源的依赖。

  碳纳米管是微小的空心管,由碳原子的紧密晶格形成。它们已经被用于太阳能发电、更有效的计算机芯片、柔性电池等方面的进展,但麻省理工学院的团队着眼于这种碳纳米管本身的固有电性能。

  研究人员发现,将碳纳米管部分涂抹在类似特氟隆的聚合物中,会在电子如何流经它的过程中产生不对称性:从管子的有涂层部分到无涂层部分。不过,要实际上让电子流出来需要将纳米管浸没在一种溶剂中,而这种溶剂会将其去除。

  麻省理工学院化学工程系Carbon P. Dubbs教授和该项目的负责人Michael Strano解释说:"这项技术很有吸引力,因为你所要做的就是让溶剂流过这些颗粒床。"当然,这种技术离小型发电站的实现还有一段距离。概念验证涉及研磨碳纳米管,以便它们可以形成一个单片:其中一面涂有聚合物。然后切出250微米x250微米的小片并将其浸入有机溶剂中。

  "溶剂带走了电子,而系统试图通过移动电子来平衡,"斯特拉诺解释说。"里面没有复杂的电池化学成分。它只是一个粒子,你把它放入溶剂中,它会启动一个电场。"

  每个粒子产生约0.7伏的电压,但好处是规模大。将数百个粒子组合到一个小试管中,就形成了一个所谓的 "填料床"反应堆。事实证明,这能够为一个被称为酒精氧化的电化学过程产生足够的电力 - 将酒精转化为醛或酮,而由于外部电力需求,通常不会以这种方式进行。

  反应器的未来应用可能包括更多这样的电化学电源,并有可能使用从环境中捕获的二氧化碳来制造最重要的聚合物涂层。Strano的实验室之前已经展示了碳纳米管线如何在逐步加热时产生电力。

  不过,除此之外,研究人员表示,微型发电机的想法有更广泛的潜在应用。微型或甚至纳米级的机器人是一种可能性,在这种情况下,它们所处的环境的电力足以让它们运行。这样一来,就不需要传统意义上的机载电池了。

责任编辑:刘鑫嵘

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