Nanorør med plastisk sprængstof kan blive fremtidens mikrobatterier
Forskere fra MIT i USA har fundet en helt ny måde til at generere elektricitet, hvor de lader varmebølger langs små nanorør indfange elektroner, som sættes i bevægelse og derved giver en elektrisk strøm.
Antænder man en coating af plastisk sprængstof uden på et kulstofnanorør, vil varmebølgen, der opstår inde i røret, kunne trække elektroner med sig, så der dannes en elektrisk strøm.
Læs mere om
Dokumentation
Thermopower. Det er navnet, som Michael Strano har givet til et helt nyt elektrisk fænomen, som han sammen med sine studerende på Massachusetts Institute of Technology (MIT) i USA har opdaget og observeret.
”Fænomenet kan føre til en nyt område inden for energiforskning,” forklarer han i den pressemeddelelse, som MIT har udsendt i forbindelse med offentliggørelsen af forskningsresultatet i en artikel i Nature Materials.
Strano har ladet kulstofnanorør, der er elektrisk og termisk ledende, coate med en vigtig del af plastisk sprængstof: stoffet cyclotrimethylentrinitramin (C3H6N6O6) også kendt som hexogen og RDX (Royal Demolition Explosive).
Når man antænder hexogen i den ende af nanorøret med en laser eller et gnistgab, løber der en forbrænding langs ydersiden af nanorøret. Varmebølgen vil dog også udbrede sig inde i nanorøret, og det sker med en hastighed, der er 10.000 gange hurtigere end udenpå, dvs. med en hastighed omkring to meter i sekundet, når temperaturen er omkring 2.500 grader celsius. Det er her, forklaringen på virkemåden skal findes.
Udbredelsen af varmebølger har videnskaben studeret i mere end 100 år, og ikke mindst en russisk artikel fra 1938 af Zel’dovich har været et vigtigt udgangspunkt. Men Strano er den første, som har beregnet, at varmebølgen i nanorøret kan indfange elektroner, som rider på bølgen fra den ene ende af røret til den anden og giver derved anledning til en elektrisk strøm. Jo hurtigere varmebølgen bevæger sig, jo større bliver den elektriske strøm.
Må ikke forveksles med termoelektricitet
Det er velkendt, at en lang række materialer kan udløse et elektrisk signal via den termoelektriske effekt (Seebeck-effekten). Men denne effekt er ganske lille for kulstof, så der er tale om en helt anden effekt i dette tilfælde.
Fra et rør med en længde på 3 mm og en vægt på 0,8 mg (ni gange så megen sprængstof som kulstofnanorør) har forskerne målt en elektrisk puls af en varighed på ca. 0,2 sekunder og en spidsspænding på 30 mV. Den højeste spidsspænding, der er målt i et forsøg, er på 210 mV.
Stranos forskergruppe har desuden målt, at der kan dannes en effekt op til 7kW pr. kg – det er mere, end der kan opnås med lithium-ion batterier.
Michael Strano mener opdagelsen kan finde vej til ultrasmå elektroniske enheder i form af sensorer, der kan indføres i kroppen eller miljøsensorer, der som støv kan spredes med luften af vinden.
Han beretter, at det teoretisk vil være muligt at få bølgefronten til at oscillere med brug af en passende coating. Det vil skabe en vekselstrøm i stedet for en jævnstrøm, som vil være interessant til at generere radiobølger – f.eks. i mobiltelefoner.
Et af de problemer, som Strano skal arbejde videre med, er dog at forbedre effektiviteten. Foreløbig går en alt stor del af energien nemlig tabt i varme og lys frem for at generere elektricitet.
