科研人員發(fā)現碳納米管可實(shí)現熱能機械能互轉
發(fā)表時(shí)間：2010-02-23 文章來(lái)源：
比頭發(fā)絲的萬(wàn)分之一還細的一根碳納米管，也能成為納米器件的供能單元。近日，上海大學(xué)研究人員在國際上首次發(fā)現，碳納米管在一定條件下可實(shí)現熱能與機械能相互轉化，這項成果有望令納米 “能量轉換器”成為可能。
碳納米管，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將網(wǎng)狀分布的碳原子卷成一個(gè)無(wú)縫管子。自發(fā)現以來(lái)，它憑借強度大的特性，用于構造多種納米機械器件，如納米秤、納米信號發(fā)射器等，但均被用于結構單元或耗能單元。碳納米管能不能將外部能源轉化為機械能做功，還有啥未知特性等待開(kāi)掘，成為學(xué)界關(guān)注焦點(diǎn)。
突破要從“多米諾”說(shuō)起。上海大學(xué)應用數學(xué)和力學(xué)研究所張田忠教授通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，發(fā)現直徑大于3.5納米的單壁碳納米管一端被壓扁后，塌陷部分會(huì )沿縱向擴展至整個(gè)碳納米管。研究人員從這個(gè)現象中看到了能量的變化軌跡：納米管逐漸變扁的過(guò)程中，儲藏在其中的勢能部分轉化為動(dòng)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1.1km/s。對此，張教授打了個(gè)比方：如果以此為基礎造出一把“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。據了解，相關(guān)論文在國際權威刊物《物理評論快報》發(fā)表后，即被國際頂級刊物《自然》選作研究亮點(diǎn)進(jìn)行報道。
然而，探索并未停止。供能單元有兩個(gè)必備條件：其一，有能量轉換；其二，能量轉換能反復發(fā)生。為此，研究人員開(kāi)始尋找能讓扁了的碳納米管恢復 “圓柱狀”的條件。實(shí)驗結果表明，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(lái)，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)現無(wú)疑在碳納米管上找到了熱能、機械能不斷相互轉換的橋梁。
“如果能控制好熱環(huán)境，碳納米管的能量轉換甚至可能‘永動(dòng)’�！睆執镏艺雇@一研究的應用前景時(shí)說(shuō)。
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