Физици от Съединените щати случайно откриха, че графенът може да генерира енергия, използвайки околната среда и ще се превърне в нова дума в енергетиката и биониката в близко бъдеще.
Наличието на графен в природата е явление, което стана възможно поради факта, че учените откриха „вратичка“в законите на физиката и принудиха непрекъснато двумерно атомно платно да се държи като триизмерен материал. Все повече и повече нови изследвания разкриват полезни приложения на този материал и прогнозите звучат много обнадеждаващо: оказа се, че графенът може да се използва за получаване на почти безкрайно количество енергия!
Случайно откритие
Екип физици, водени от изследователи от университета в Арканзас, направиха откритието случайно. Първоначалната цел на тяхното тестване беше да изследват вибрациите на графен - но за какво?
Всички сме запознати със зърнест графит, който обикновено се използва заедно с керамични компоненти за създаване на вал за молив. Черната ивица, която остава след като моливният проводник прехвърля хартията, всъщност са тънки листове въглеродни атоми, които лесно се плъзгат един върху друг. В продължение на много години физиците се чудят: възможно ли е да изолирате такъв лист и да го направите независима двуизмерна равнина?
През 2004 г. физиците от Манчестърския университет успяват. За да съществуват отделно един от друг, листовете въглеродни атоми трябва да се държат като триизмерен материал, за да осигурят необходимата стабилност. Оказа се, че "вратичката" в този случай е изместване на подвижните атоми, което придава на графена свойствата на третото измерение. С други думи, графенът никога не е бил 100% плосък - той вибрира на атомно ниво, така че връзките му да не се разпадат спонтанно.
Именно за да се измери нивото на това изместване и вибрация, наскоро физикът Пол Тибадо ръководеше група студенти и направи много просто проучване с тях. Учените положиха листове от графен върху специална медна мрежа и наблюдаваха промени в позициите на атомите с микроскоп. Но числата по някаква причина не отговарят на очаквания модел. Освен това данните варираха от изпитание до изпитание.
Промоционално видео:
Графенът като източник на енергия
Тибадо реши да предприеме експеримента в друга посока, опитвайки се да намери подходящ шаблон и промени начина, по който анализира данните. Изследователите са разделили всяко изображение, направено по време на измерването, на под-изображения. Стратегията се оказа правилна: мащабната картина не позволяваше изучаването на законите на движението на атомите, но анализът на нейните подробности в резултат позволи да се открие нещо интересно. Предполагаше се, че графеновите листове се движат по същия принцип като огънатите метални листове - но това предположение се оказва невярно.
Оказа се, че цялата точка е в така наречените „полети на леви“- модели на малки случайни колебания, съчетани с внезапни, резки смени. Такива системи бяха наблюдавани по-рано в биологичните и климатичните системи, но физиците ги видяха за първи път в атомна скала. Измервайки скоростта и мащаба на тези графенови вълни, Тибадо предположи, че те могат да бъдат използвани за извличане на енергия от околната среда.
Докато температурата на околната среда не позволява "удобното" движение на графеновите атоми един спрямо друг, те ще продължат да пулсират и да се огъват. Поставете електроди от двете страни на част от този графен и имате мъничък генератор. Според изчисленията графен 10х10 микрона графен има мощност 10 микровт. Като се има предвид, че главата на щифт може да се побере до 20 000 от тези квадратчета, такава "електростанция" не изглежда много впечатляваща, нали? Тази мощност при стайна температура обаче ще бъде достатъчна, за да осигури енергия на някакво малко приспособление - например ръчен часовник. Интересно е също, че в бъдеще такъв метод за получаване на енергия може да доведе до създаването на биоимпланти, за които няма да са необходими обемисти батерии.
заключение
В момента Чибадо си сътрудничи с учени от лабораторията за военноморски изследвания в САЩ, за да проверят дали тази стратегия има бъдеще. Може би именно графенът ще се превърне в източник на „енергия на бъдещето“, което ще позволи на технологиите да направят значителен пробив в близко бъдеще.
Василий Макаров