碳纳米管有望成纳米“能量转换器”
作者:中国科学院成都有机化学有限公司 来源:http://www.timesnano.com 日期:2012-07-09 09:37:16
碳纳米管,简单来说就是将网状分布的碳原子卷成一个无缝管子。自发现以来,它凭借强度大的特性,用于构造多种纳米机械器件,如纳米秤、纳米信号发射器等,但均被用于结构单元或耗能单元。碳纳米管能不能将外部能源转化为机械能做功,还有啥未知特性等待开掘,成为学界关注焦点。
上海大学应用数学和力学研究所张田忠教授通过分子动力学模拟,发现直径大于3.5纳米的单壁碳纳米管一端被压扁后,塌陷部分会沿纵向扩展至整个碳纳米管。研究人员从这个现象中看到了能量的变化轨迹:纳米管逐渐变扁的过程中,储藏在其中的势能部分转化为动能。
这个“冲力”有多大?测算表明,碳纳米管中的多米诺波速可达1.1km/s。对此,张教授打了个比方:如果以此为基础造出一把“纳米枪”,子弹出膛就是这个速度,可别小看它,这可是AK—47冲锋枪出口速度的1.5倍。
专家介绍,供能单元有两个必备条件:其一,有能量转换;其二,能量转换能反复发生。为此,研究人员开始寻找能让扁了的碳纳米管恢复 “圆柱状”的条件。实验结果表明,加热正是他们需要的答案——加温至100摄氏度这个临界温度以上,吸收了热能的扁管子能重新鼓起来,而一旦降到100摄氏度以下,管子又扁了。这一新特点的发现无疑在碳纳米管上找到了热能、机械能不断相互转换的桥梁。