Одной из самых больших проблем для исследований в области возобновляемых источников энергии является накопление энергии. Цель состоит в том, чтобы найти материал с высокой емкостью для хранения энергии и материал для хранения энергии с высокой емкостью для хранения, который также может быстро и эффективно выделять большое количество энергии. В попытке преодолеть это препятствие исследователи из Квинслендского технологического университета (QUT) предложили совершенно новую углеродную наноструктуру, предназначенную для хранения энергии в механической форме.
Большинство портативных накопителей энергии в настоящее время полагаются на хранение энергии в химической форме, такой как батареи, однако эта предлагаемая новая структура, изготовленная из пучка алмазных нанотрубок (DNT), не обладает теми же ограничивающими свойствами, что и батареи, такими как температурная чувствительность или вероятность утечки или взрыва.
Отличительным признаком этого метода накопления энергии является метод накопления энергии, а также связанная с этим повышенная прочность получаемого материала. Д-р Хайфей Чжань и его команда из центра материаловедения QUT использовали компьютерное моделирование, чтобы предложить структуру этих ультратонких одномерных углеродных нитей. Теория заключается в том, что эти нити должны быть способны хранить энергию, когда они скручены или растянуты, подобно тому, как мы храним энергию в заводных игрушках. Поворачивая ключ, мы втягиваем пружину внутрь в плотную катушку. После того, как ключ отпущен, катушка хочет освободить дополнительное напряжение, удерживаемое в нем, и начинает разворачиваться. При этом он передает эту механическую энергию в движение колес игрушки.
Исследователи теоретически протестировали углеродные нанотрубки против их алмазных нанотрубок и обнаружили, что, хотя отдельные углеродные нанотрубки имеют лучшие механические свойства, чем отдельные новые структуры алмазных нанотрубок, пучки алмазных нанотрубок были более структурно стабильными, чем пучки углеродных нанотрубок, что означает, что они могут быть свернуты более эффективно, хранить больше энергии и высвобождать как можно больше без ухудшения качества.
и углеродные нанотрубки
Хотя они универсальны и надежны, тот факт, что они существуют в таком крошечном масштабе, означает, что эти комплекты DNT могут использоваться для питания крошечной робототехники и электроники, таких как биомедицинские диагностические системы, которые имплантируются в организм. Учитывая его низкую плотность, эти материалы на основе углеродных нанотрубок могут также использоваться в аэрокосмической технике, экономя как пространство, так и вес, что приводит к более энергоэффективному, а следовательно, и более экологически чистому решению. Благодаря высокой прочности на растяжение углеродных нанотрубок, предыдущие исследования показали, что такой материал имеет потенциал для подъема до 50 000 раз собственного веса.
Хотя эта структура в настоящее время является теоретической, следующим этапом исследований для этой группы является создание экспериментальной наноразмерной механической энергетической системы в качестве доказательства концепции. Доктор Чжан сообщил, что его команда потратит следующие 2-3 года на создание этой системы хранения механической энергии, с надеждой на внедрение этого нового решения для хранения механической энергии в различных областях применения, включая батареи, интеллектуальные текстильные изделия, носимые технологии и даже интеллектуальные строительные материалы.
