НТИ Ноябрь Ч.1. Экология, Энергия

Уважаемые коллеги, читатели «Методолога»!
 
 
Поток любопытных научно-технических новостей в ноябре несколько обмелел. Вернее, новости как-то стали менее разнообразны. К тому же, многие из них приобрели некий милитаристский уклон. Возможно, это просто мое субъективное ощущение. Тем не менее, новости разделов «Изобретения» и «Новые материалы», как водится, подверглись жесткому отбору.
 
В начале обзора, вне разделов, позволю себе процитировать заметку, размещенную 18 ноября на www.strf.ru. Она называется «Опубликован список  50 лучших изобретений 2010 года по версии Time». «Американский журнал Time опубликовал список 50 лучших изобретений 2010 года, в который попали и пять военных инноваций. Наиболее удачными военными изобретениями текущего года журнал признал устройство для уничтожения самодельных бомб, экзоскелет нового поколения, безопасную взрывчатку, плёночное бронирование стен и гиперзвуковую ракету. Устройство для уничтожения самодельных бомб уже используется американскими военными в Афганистане. Оно призвано облегчить работу сапёров при обезвреживании взрывных устройств. Аппарат, созданный компанией Sandia National Laboratories, представляет собой ёмкость с водой, в которой установлен небольшой заряд взрывчатки. При инициации заряда устройство выбрасывает тонкую плотную струю воды, которая и приводит к уничтожению бомбы. Sandia National Laboratories в настоящее время выполняет заказ на поставку Армии США семи тысяч аппаратов общей стоимостью 58 миллионов долларов. Внимание Time также привлёк экзоскелет второго поколения XOS 2, представленный в конце сентября 2010 года компанией Raytheon. Этот роботизированный костюм предназначен в первую очередь для военных логистов, занимающихся транспортировкой различных грузов. XOS 2 весит около 70 килограммов и позволяет оператору поднимать грузы массой до 91 килограмма без приложения каких-либо усилий. В настоящее время Raytheon занимается созданием экзоскелета третьего поколения - XOS 3, который будет более лёгким, надёжным и мобильным. Обои X-Flex могут быть использованы для дополнительного бронирования потолков, полов и стен в помещениях. Специальная плёнка, сотканная из полимерных нитей, способна обеспечить дополнительную защиту бетонных конструкций от землетрясений, взрывов и осколков. Каким образом эта плёнка крепится к поверхности, не уточняется. Пентагон уже принял решение об использовании X-Flex для укрепления зарубежных военных баз США. Гиперзвуковая ракета Boeing X-51A Wavwrider совершила свой первый полёт в конце мая 2010 года. Ракета провела в воздухе около 200 секунд, сумев разогнаться до скорости в пять чисел Маха (5,8 тысячи километров в час). Во время полёта было зафиксировано аномальное поведение аппарата - хотя двигатель ракеты продолжал работать в штатном режиме, данные телеметрии через некоторое время после начала полёта стали поступать на пункт управления с перебоями. Когда в очередной раз связь с аппаратом прервалась более чем на три секунды, операторы дали X-51A сигнал к самоуничтожению. В середине августа 2010 года Армия США сертифицировала новый вид взрывчатого вещества – IMX-101, которое в перспективе заменит в снарядах традиционный тринитротолуол. На первом этапе вещество будет поставляться в снарядах M795 калибра 155 миллиметров. IMX-101 при схожих с тротилом характеристиках отличается меньшей чувствительностью к ударам: если уронить снаряд с этим веществом или выстрелить по нему, взрывчатка не взорвётся».
 
Раздел ЭКОЛОГИЯ  начнем с глобального. 2 ноября //popnano.ru сообщает, что «Американские ВВС построят космический забор». «ВВС США рассматривают возможность создания "космического забора" - наземного комплекса радаров, которые будут следить за космическим мусором на околоземной орбите. Об этом сообщает портал Space Daily. Радары будут использовать коротковолновый S-диапазон частот, который позволит им отслеживать перемещения фрагментов даже очень небольшого размера. Точное число радаров пока неизвестно, так как общая конструкция комплекса не разработана детально. Тем не менее, радары должны "охватить" практически всю небесную сферу. Общая стоимость проекта составит от трех до четырех миллиардов долларов, а завершить его планируется к 2015 году. По мере освоения космического пространства и запуска все большего числа аппаратов на околоземных орбитах растет количество космического мусора. По некоторым оценкам, сейчас вокруг Земли обращается более 1,2 тысячи неработающих аппаратов. Кроме того, в космосе находится огромное количество фрагментов спутников и ступеней ракет. Космический мусор угрожает работающим аппаратам, а также МКС - ее обитателям приходится регулярно выполнять маневры по уклонению от потенциально опасных фрагментов. По оценке директора РКК "Энергия" Виталия Лопоты, в 2020 году рынок уборки космического мусора составит 3 миллиарда долларов». А теперь о локальном, но наболевшем.
«Новый метод избавления от неприятного запаха в доме на основе наночастиц», называется заметка, размещенная 2 ноября на www.nanonewsnet.ru. «Ученые недавно сообщили о разработке совершенного нового метода в борьбе с неприятными запахами, возникающими в результате бытовой и других видов деятельности. Новое изобретение не просто маскирует запахи подобно известным современным освежителям воздуха для комнат, а устраняет их в корне. Их исследование обнаружило, что дезодоратор был создан из наночастиц, которые по размерам в сотни раз меньше чем волоски персика, и устраняет нежелательные запахи в два раза эффективней, как того требует совремменый золотой стандарт. Подробные сведения, описанные учеными об истребителе неприятных запахов нового поколения, появится вскоре в издании ACS' Langmuir. Профессор в области химии, Бриж Моуджил (Brij Moudgil) и его коллеги отмечают, что потребители используют, как правило, большое разнообразие средств, направленных на борьбу с нежелательными запахами, исходящими от одежды, домашних животных, в комнатах, или в других жилых помещениях. Наиболее распространенные средства, например, семейные освежители воздуха, лишь маскируют запахи приятными ароматами, но не устраняют их из среды. Люди также применяют дезодорирующие субстанции, которые способны поглощать запахи. Эти материалы, обычно, содержат в своем составе активированный уголь и питьевую соду. Тем не менее, эти препараты не обладают достаточной способностью поглощать химические вещества, порождающие различные типы неприятных запахов. Ученые четко описали процесс разработки нового материала, состоящего из наночастиц кремнезема (основной компонент берегового песка), каждая из которых величиной 1/50000-ю ширины человеческого волоса покрыта медью. Этот металл обладает прочными и надежными антибактериальными и дезодорирующими свойствами, и наночастицы обеспечивают меди оказывать свою деятельность, свои эффекты на больших поверхностных областях. Испытания частиц в борьбе с этилмеркаптаном (бесцветная, прозрачная, подвижная, легковоспламеняющаяся жидкость с резким отвратительным запахом), материалом, который придает природному газу неприятный запах, показали, что наночастицы оказались в два раза эффективнее согласно установленным нормам в удалении неприятного запаха вещества. Кроме борьбы с запахами, частицы также дают хорошие результаты при удалении загрязняющих веществ серы, обнаруженной в необработанной нефти и в борьбе с вредными бактериями».
«Memento mori: Создан для утилизации». Так называется заметка, помещенная на www.popmech.ru 18 ноября.«Бытовая техника и электроника содержит немало материалов, которые можно переработать и использовать вторично. Но при этом производители стремятся максимально «уплотнить» элементы устройства, обеспечив максимум функциональности при минимуме веса и размеров. В результате металлические, пластиковые, стеклянные и прочие детали практически неотделимы друг от друга. Фирмы, занимающиеся переработкой компьютеров, «тратят около 90% рабочего времени на выкручивание 250 винтов из каждого поступающего к ним устройства», говорит Аарон Энгель-Холл (Aaron Engel-Hall), один из разработчиков Bloom. Ноутбук Bloom, по словам Энгель-Холла, «сокращает разрыв» между потребителями и переработчиками, делая утилизацию и повторное использование материалов, содержащихся в электронных устройствах, ничуть не сложнее, чем другие виды переработки отходов. Достаточно повернуть две ручки на корпусе, изготовленном методом трехмерной печати, и материнская плата от Macbook, аккумулятор, и прочие электронные отходы окажутся перед вами. Осталось только поместить их в оплаченный почтовый конверт, спрятанный позади ЖК-монитора, и отправить в один из центров по переработке таких отходов. А оставшуюся от ноутбука «бренную оболочку» - пластиковый корпус – можно выбросить в мусорную корзину вместе с бутылками из-под газировки. 
Так почему же все ноутбуки не устроены подобным образом? «Люди не хотят жертвовать удобством своих гаджетов ради того, чтобы сделать их «зелеными», - говорит Энгель-Холл, имея в виду, что Bloom немного толще и тяжелее обычного ноутбука. – Нам пришлось увеличить его размеры на несколько миллиметров. В идеале, следовало бы изготовить корпус из алюминия, что сделало бы его тоньше и прочнее. Мы выяснили, какие сплавы можно использовать, чтобы затем можно было переработать их в существующем технологическом потоке». Модульная конструкция Bloom обеспечивает еще одну довольно полезную функцию, которой вряд ли похвастается какой-либо из прочих ноутбуков: клавиатуру и сенсорную панель можно отсоединить от корпуса и использовать для работы беспроводное подключение. Кроме того, простота сборки и разборки упрощает замену отдельных элементов компьютера для его ремонта или усовершенствования». 
В разделе ЭНЕРГИЯ – в очередной раз о солнечных батареях и еще кое о чем. 25 ноября www.membrana.ru информирует, что «На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД». «Американская компания Spectrolab (дочерняя фирма Boeing) начала массовое производство самой эффективной в мире наземной солнечной батареи среди тех, что поставлены на конвейер. Новинка Spectrolab — солнечные панели марки C3MJ+ — обладает эффективностью 39,2%. К первым покупателям эти батареи поступят в январе 2011 года. И в том же году Spectrolab планирует довести КПД своих серийных моделей до 40%. Несколько университетов и лабораторий в прошлые годы рапортовали о построении экспериментальных преобразователей, превысивших 40-процентную планку. В 2009 году сама Spectrolab продемонстрировала КПД опытной ячейки в 41,6%. А наивысший показатель в этой области составляет 43%. Он достигнут австралийцами с экспериментальной батареей и концентрированным солнечным светом. Однако массовый продукт заметно уступает экспериментальным образцам: разброс по КПД (он зависит от материала и технологии) составляет примерно от 8 до 20%. На этом фоне новинка Spectrolab приятно удивляет. Кстати, в одном из своих исследований Spectrolab показала, что идеализированная солнечная ячейка в теории способна преобразовать в ток до 70% падающего солнечного света, а на практике технически достижимым следует признать показатель в 50%. Это число и будет ориентиром для отрасли на ближайшее время». 17 ноября на www.nanonewsnet.ru
«Новое устройство для преобразования и накопления солнечной энергии». «Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали новое уникальное устройство – фотоэлектрохимический суперконденсатор – способное прямо преобразовывать солнечную световую энергию в электрическую и параллельно накапливать ее с высокой плотностью в двойном электрическом слое электродов на основе различных нанопористых материалов. Разработанное устройство может быть использовано в автономных солнечных электростанциях, системах освещения,для обеспечения жизнедеятельности частных и государственных учреждений. В современных солнечных фотоэлектрических станциях энергия Солнца прямо преобразуется в электрическую с помощью полупроводниковых солнечных элементов. Часть энергии для обеспечения бесперебойного снабжения потребителя при этом сохраняется в накопителях. В качестве накопителей в автономных солнечных электростанциях обычно используются герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи с регулируемым клапаном (Valve Regulated Lead Acid – VRLA). Однако цена за 1 kWh энергии, отдаваемой таким аккумулятором в течение всего срока службы, составляет немало – 0,3–0,35 $USА. Сотрудники ФИАН нашли способ уменьшения стоимости солнечной электроэнергии. С этой целью, а также с целью продлить срок службы накопителя энергии солнечных электростанций в Троицком технопарке ФИАН была смоделирована и разработана конструкция принципиально нового устройства – фотоэлектрохимического суперконденсатора (Photoelectrochemical Supercapacitor-PES), совмещающего в себе полупроводниковый солнечный элемент и накопитель энергии с двойным электрическим слоем на основе нанопористых материалов. Устройство состоит из многокомпонентного фотоэлектрода (он может быть изготовлен на основе различных полупроводниковых материалов), нанопористых отрицательного и положительного электродов, пористого сепаратора, разделяющего положительный и отрицательный электроды, и электролита. Сначала солнечный свет поглощается фотоэлектродом, в результате чего возбуждаются электронно-дырочные пары. Это стандартный процесс – поглощенный квант света переводит электрон на другой, более высокий, энергетический уровень, он становится свободным, а на его месте образуется свободная дырка. Дальше в фотоэлектроде происходит быстрое разделение электронов и дырок, что создает концентрации свободных фотоэлектронов и фотодырок. Фотоэлектроны переносятся в объем стенок пор нанопористого отрицательного электрода, а фотодырки по внешней цепи – в положительный электрод. При этом заряд избыточных электронов в стенках нанопор отрицательного электрода компенсируется зарядом концентрированных у поверхности стенок положительных ионов электролита", – рассказывает руководитель проекта, начальник лаборатории Гелиоэнергетики Троицкого технопарка ФИАН, кандидат физ.-мат. наук Самвел Казарян. В результате описанных процессов на границе раздела «стенка нанопоры – электролит» по всей развитой поверхности отрицательного электрода образуется двойной электрический слой (EDL). По мере зарядного процесса фотогенерированные электроны накапливаются в его электрической емкости, что поляризует электрохимический потенциал отрицательного электрода в область отрицательных значений. А в положительном электроде аналогичным образом образуется двойной электрический слой из фотодырок и отрицательных ионов электролита. В качестве положительных электродов PES-фотоконденсаторов используются также различные пористые окислительно-восстановительные материалы. Во время заряда активный материал положительного электрода окисляется, а при разряде – восстанавливается. Заряд солнечным излучением, – дополняет Самвел Казарян, – приводит к увеличению напряжения и, соответственно, накоплению электроэнергии в двойном электрическом слое обоих электродов, а во время разряда происходят обратные процессы – электроны и дырки двойного электрического слоя электродов рекомбинируют, и фотоконденсатор, отдавая запасенную энергию, возвращается в исходное положение". Для изготовления электродов устройства предлагается использовать нанопористые углеродные материалы с заданным средним размером нанопор. Благодаря нанопористой структуре один грамм таких материалов будет иметь площадь поверхности до 1400–1600 м2, а электрическую емкость (в некоторых электролитах) – до 1500 фарад. Это означает, что каждый кубический сантиметр «нанопористого конденсатора» способен накопить в среднем в 1 000 000 раз больше энергии, нежели обычный классический конденсатор. Создание принципиально нового устройства, которым является PES-фотоконденсатор, связано с применением современных достижений в различных областях фундаментальных и прикладных наук – физики полупроводников, нанотехнологии, электрохимии, материаловедения. При этом следует помнить, что для широкого практического применения таких конденсаторов важны экономические и удельные энергетические показатели. Расчетная цена 1 kWh выработанной электроэнергии PES-фотоконденсатора составляет около 0,1$USA, то есть в 3–3,5 раза дешевле, чем сейчас – а это очень неплохой экономический эффект", – комментирует руководитель отдела Новых технологий Троицкого технопарка ФИАН, кандидат физ.-мат. наук Николай Стародубцев. Состав и особенности конструкции (в частности, материалы и структура фотоэлектрода, размеры нанопор, физические, электрические и электрохимические свойства нанопористых материалов электродов, тип и параметры электролита и т.п.) каждого такого устройства будут зависеть от природных условий и географического места эксплуатации, а также от требуемых выходных параметров и режимов эксплуатации. Для того чтобы учесть все возможные факторы использования разработанного устройства и создать солнечные PES-фотоконденсаторы с оптимальными техническими параметрами, ученые создали теоретическую расчетную модель. Для создания этой модели использовались результаты наших теоретических и экспериментальных работ, проведенных в различных областях науки и технологий в течение более 30 лет. Она представляет собой систему уравнений, которая, исходя из заданных входных/выходных параметров и условий использования, позволяет рассчитать все необходимые параметры. Это достаточно трудоемкая работа, но если подбирать систему экспериментальным путем, то понадобится несколько лет. Ведь нужно иметь в виду, что это уже квантоворазмерные структуры, параметры которых сильно взаимосвязаны, и несущественное изменение одного параметра любого компонента приводит к кардинальным изменениям – энергетических, мощностных и эксплуатационных параметров устройства в целом", – объясняет Самвел Казарян. Как показывают проведенные расчеты, PES-фотоконденсаторы могут обладать удельной разрядной энергией не менее 12 Wh/kg, энергетической эффективностью 10% и циклическим ресурсом более 7 000 циклов (а это более 15 лет непрерывной эксплуатации). В настоящее время специалисты Троицкого технопарка ФИАН уже занялись отработкой технологий изготовления и исследованиями фундаментальных свойств отдельных компонентов фотоэлектрода и нанопористых углеродных материалов с заданными параметрами. Планируется изготовить и испытать различные образцы солнечных фотоконденсаторных элементов с номинальной электрической емкостью в интервале 10 – 10 000F. Предполагается, что при достаточном уровне финансирования для изготовления и тестирования основных параметров первых образцов PES-фотоконденсаторов с удельной разрядной энергией до 10 Wh/kg понадобится около 2,5 лет, а для изготовления прототипов промышленных образцов – 4 года».
«Новая нанотехнология увеличит эффективность батареи мобильника в 10 раз!», восторгается 5 ноября www.nanonewsnet.ru. «На днях команда французских специалистов сообщила, что разработала новую нанотехнологию, которая может привести увеличению эффективности батарей в 10 раз. Разработки ведутся в рамках проекта «Steeper». Уже не первый год появляются сообщения том, что ученые придумали, как увеличить срок службы и емкость батарей для мобильных устройств в разы. Тем не мене, все эти разработки пока что так и остаются разработками, не дошедшими до конечного потребителя. Исключение составляют разве что топливные элементы, которые в экспериментальном порядке продаются в Японии. На днях команда французских специалистов сообщила, что разработала новую нанотехнологию, которая может привести к увеличению эффективности батарей в 10 раз. Разработки ведутся в рамках проекта «Steeper». Суть его заключается в том, чтобы свести потери энергии в устройствах, находящихся в режиме ожидания практически к нулю. Для этого решили использовать нановолокна и приблизить создание такой утопической вещи, как zero-watt PC или ПК, не потребляющий ничего в режиме простоя. Почему именно режим stand-by? Потому что по отчетам североамериканских и европейских энергетических комиссий, на этот режим уходят многие ватты и миллионы долларов. А пользы никакой». 11 ноября www.nanonewsnet.ru сообщает, что «Создан вечный наногенератор». «Принципиально новый тип наногенераторов, которые можно использовать для питания микроскопических приборов – кардиостимуляторов или бытовых плееров, был разработан американскими специалистами. Микроскопические электрогенераторы работают по принципу механического сжатия. Устройство, помещенное между пальцами или, например, в подошву ботинка или имплантированное в ткань сердца, вырабатывает постоянную энергию. Перспективы таких наногенераторов огромны – от микроэлектроники до хирургии. Самые современные устройства, которые создали Технологическом институте Джорджии, вырабатывают до 3 Вольт. Это практически в сто раз мощнее, чем генератор, который считался инновационным всего год назад. Новый генератор создан на основе современных полимеров. Ученым удалось вырастить массивы нанопроводов конической формы, для этого была использована уникальная питательная подложка и раствор обыкновенного этилового спирта. Затем эти микропровода были нанесены на ультратонкую полимерную пленку. Слои этой пленки составляются в своеобразные «нанобутерброды» размером примерно два на полтора см, они и служат генераторами энергии, которой вполне хватит для работы карманного калькулятора. До запуска технологии в промышленное использование, конечно, еще далеко. Начиная с того, что для роста нанопроводов требуются сложнейшие условия – режим давления и температура около +650°С. И заканчивая тем, что ученые предполагают в ближайшие годы сделать еще более совершенные микрогнераторы, которые уже можно будет выпускать массово. Ультракомпактные электрические устройства в настоящее время питаются от аккумуляторов. Их главным минусом является недолговечность. Поэтому важнейшим направлением считается разработка микрогенераторов энергии, из которых можно получать пусть небольшую, но постоянную мощность. По замыслу технологов, эти генераторы не будут требовать скорой замены и прослужат многие и многие десятилетия».
«Грядут накопители тепловой энергии», пишет 9 ноября www.nanonewsnet.ru. «…Солнечный свет, достигающий Земли, сегодня успешно преобразовывается с помощью солнечных батарей в электричество, но тепло всё равно уходит. Джеффри Гроссман из Массачусетского технологического института (США) и его коллеги одержимы идеей аккумулятора, который сможет хранить и выделять тепло солнечных лучей по требованию. Предыдущие исследования показали, что определённая форма углеводорода фульвалена — дирутения фульвалена (тетракарбонилдирутения) — обладает способностью накапливать солнечное тепло в химическом виде. Под воздействием катализатора дирутений фульвалена может разогреваться до 200 ˚C: этого достаточно для запуска двигателя Стирлинга. Но рутений — редкий и дорогой элемент, непригодный для использования в аккумуляторных батареях. Поэтому группа г-на Гроссмана решила узнать побольше о том, как молекулы хранят и выделяют тепло. В журнале Angewandte Chemie исследователи сообщают о следующем открытии: когда молекулы дирутения фульвалена поглощают солнечный свет, они переходят в более высокое энергетическое состояние, в котором могут оставаться стабильными в течение неопределенно долгого времени. При воздействии катализатора молекулы переключаются обратно в исходное состояние, выделяя тепло. Осталось с помощью компьютерных моделей подыскать экономичную замену. В один прекрасный день этот материал сможет собирать тепло не только солнечное, но и, скажем, автомобильного двигателя. Группа Джеффри Гроссмана конкурирует с Рэем Боманом, сотрудником Университета Далласа (США), который вместе с коллегами разработал «термоклетку» (thermocell) на основе углеродных нанотрубок. Устройство состоит из двух электродов: один помещён рядом с источником тепла, а другой — ближе к более холодному воздуху. Электроды связаны химической смесью, в которой тепловой градиент вызывает протекание реакций, разгоняющих электроны во внешней цепи. О своих успехах Рэй Боман отчитался в журнале Nano Letters. Это не единственная попытка использовать термоэлектрические материалы, которые преобразуют разницу температур на поверхности в ток. Но увы: большинство таких устройств основано на редких, дорогих и неустойчивых материалах вроде теллурида висмута, что делает их непригодными для широкого использования. Только сейчас учёные под руководством Пэйдуна Янга из Калифорнийского университета в Беркли (США) придумали, как можно опереться на более дешёвую альтернативу — кремний. Их термоэлектрическое устройство изготовлено из тонких кремниевых мембран, в которых проделаны наноотверстия. Изменение структуры замедляет прохождение тепла через материал, что облегчает задачу управления тепловыми градиентами через мембрану и позволяет воспользоваться так называемым эффектом Зеебека, при котором напряжение создаётся благодаря градиенту температуры. Любопытно, что это устройство способно работать и в обратном направлении, то есть «высасывать» тепло при подаче электричества. Его можно использовать для охлаждения, к примеру, компьютеров. Гибкая кремниевая плёнка позволит обернуть собой любую поверхность. В журнале Nano Letters г-н Янг утверждает, что существующие промышленные технологии уже позволяют производить нужный материал. Полным ходом идёт создание коммерческого прототипа».
Тематика раздела ЭЛЕКТРОНИКА, как обычно, пересекается с тематикой предыдущего раздела. 30 ноября на //popnano.ru размещена заметка «Самый емкий графеновый суперконденсатор». «Исследователи в США создали на базе графена сверхемкий суперконденсатор, способный запасать столько же энергии, сколько хранится в никель-металлогидридных батареях. Главное преимущество предложенного устройства состоит в том, что заряжаться и разряжаться оно может за считанные секунды (минуты). Созданный конденсатор обладает наиболее высокой плотностью запасенной энергии среди всех наноуглеродных устройств, работающих по принципу двойного электрического слоя. Конденсатор – это устройство, с помощью которого можно запасти определенный электрический заряд. Одна из разновидностей конденсаторов - суперконденсаторы, также известные как электрохимические конденсаторы, принцип действия которых основан на формировании двойного электрического слоя на границе между полупроводником и электролитом при условии приложенного внешнего напряжения. Еще в 2006 году была предложена идея создания подобных суперконденсаторов из графена, материала, представляющего собой одноатомные листы углерода, формирующего гексагональную кристаллическую решетку. С тех пор ученые с разных концов планеты предлагают различные конструкции устройств, позволяющие увеличить плотность запасаемой энегии. Новая конструкция суперконденсатора, предложенная специалистами из Nanotek Instruments Inc. (США), имеет электроды, состоящие из графена с примесями повышающего проводимость ацетилена и связующего вещества PTFE. В качестве электролита использовалось вещество, известное в электрохимии как EMIMBF4. К слову, именно эта научная группа в 2006 году впервые предположила, что графен в принципе может использоваться для создания подобных устройств. В результате применения указанных веществ ученые создали в защитной камере конденсаторы размерами не больше монеты. Энергетическая плотность полученного устройства по порядку сравнима с никель-металлогидридными батареями. Если говорить о цифрах, то плотность энергии в созданном устройстве – порядка 85,6 Вт*час/кг при комнатной температуре и порядка 136 Вт*час/кг при 80 градусах по шкале Цельсия. Однако, как было отмечено выше, устройство имеет громадное преимущество по сравнению с привычными батареями, заключающееся в том, что оно может быть заряжено и разряжено чрезвычайно быстро. Сами разработчики считают свое творение настоящим технологическим прорывом. Возможность быстрого заряда означает, что в будущем подобная конструкция может использоваться для питания мобильных телефонов и другой пользовательской портативной техники. В настоящее время группа продолжает работу. Основная цель ученых – дальнейшее повышение плотности запасенной энергии. Их цель – создать устройства, способные хранить как минимум столько энергии, сколько запасают литий-ионные батареи (при том же весе), но для которых возможна перезарядка всего за несколько минут. Стоит напомнить, что на момент создания первого электрохимического конденсатора на базе графена была установлена теоретически-доступная плотность заряда в 550 Фарад на грамм веса устройства. И, несмотря на достаточно малую массу одноатомных листов графена, эта плотность до сих пор не была достигнута на практике. В качестве основной причины ученые указывают явление «слипания» отдельных листов графена между собой. Таким образом, в качестве одного из направлений дальнейшей работы ученым представляется поиск способов исключить данный факт. Группа из Nanotek Instruments Inc., в частности, предполагает, что добиться этого можно, используя искривленные листы графена, вместо плоских».
«Ученые из США создали способный генерировать электроэнергию полимер», пишет 7 ноября www.nanonewsnet.ru.«Ученые из Брукхейвенской и Лос-Аламосской лабораторий министерства энергетики США создали тонкие прозрачные пленки, способные поглощать свет и генерировать электроэнергию. Согласно распространенному ими сообщению для печати, в перспективе это открытие может привести к созданию прозрачных солнечных батарей или даже окон, способных служить источником энергии. Как указывается в пресс-релизе, новый материал представляет собой полупроводниковый полимер с примесью богатых углеродом фуллеренов. В «тщательно контролируемых условиях» он обладает способностью самопроизвольно собираться в ячеистую структуру «довольно большой площади (до нескольких миллиметров)». Фуллерены – это молекулярные соединения, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники из атомов углерода. В Брукхейвенской лаборатории работу по проекту возглавляли Мирча Котлет и Чжихуа Сю из Центра функциональных наноматериалов. Котлет уже заранее восторгается будущими «домами с окнами из подобного материала и солярием на крыше, в которых существенно сократились бы затраты на электроэнергию»,
«Гибкие дисплеи из воды и масла вскоре могут появиться на рынке», информирует 1 ноября www.strf.ru. «Нидерландская компания Liquavista обещает в скором времени начать массовое производство дисплеев, построенных на основе технологии «электросмачивания», при использовании которой цветное изображение формируется из воды и масла, к которым приложено электрическое напряжение. С помощью этой технологии можно создавать дисплеи с крайне малым энергопотреблением, способные в то же время отображать живые яркие цвета и работать с видео. Стандартный стеклянный слой в дисплеях Liquavista заменён гибкой подложкой, что делает экран достаточно пластичным и позволяет ему сгибаться в различных направлениях. При этом все упомянутые выше полезные свойства дисплеев на основе эффекта электросмачивания, включая малое энергопотребление и возможность демонстрации видеоизображения, сохраняются. Кроме того, усовершенствование, внесённое в дисплейную панель специалистами Liquavista, делает её более устойчивой к внешним воздействиям, таким как удары и падения. Подобные дисплеи вполне могут найти применение в будущих образцах портативной электроники, включая электронные книги, планшетные ПК, камеры и мобильные телефоны. Более того, формируемые изображения хорошо видны при любых световых условиях, а также легко масштабируются. Это означает, что на основе Liquavista можно создавать экраны для мониторов и даже телевизоров. К числу основных достоинств новой технологии её создатели относят: простоту изготовления (стекло или пластик, вода и масло), высокую яркость (больше на 50-60 процентов в сравнении с ЖК-экранами), достаточную для просмотра видео и игр скорость отклика (3-9 мс), энергоэкономичность (в два раза меньшее энергопотребление, чем у Qualcomm Mirasol)».
 
Продолжение следует
 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "НТИ Ноябрь Ч.1. Экология, Энергия"