Nanokabler lyser vej til fremtiden:Forskere strømforsyningspære med nanorørledning

(PhysOrg.com) -- Kabler lavet af kulstof nanorør bevæger sig mod elektrisk ledningsevne set i metalledninger, og det kan tænde interesse blandt en række industrier, ifølge forskere fra Rice University.

Et rislaboratorium lavede sådan et kabel af dobbeltvæggede kulstofnanorør og drev en fluorescerende pære ved standard netspænding - en sand test af det nye materiales evne til at gøre krav på fremtidens energisystemer.

Værket vises i denne uge i tidsskriftet Nature Videnskabelige rapporter .

Meget ledende nanorør-baserede kabler kunne være lige så effektive som traditionelle metaller ved en sjettedel af vægten, sagde Enrique Barrera, en risprofessor i maskinteknik og materialevidenskab. De kan finde bred brug først i applikationer, hvor vægt er en kritisk faktor, såsom fly og biler, og i fremtiden endda kunne erstatte traditionelle ledninger i boliger.

Kablerne udviklet i undersøgelsen er spundet fra uberørte nanorør og kan bindes sammen uden at miste deres ledningsevne. For at øge ledningsevnen af ​​kablerne, holdet dopede dem med jod, og kablerne forblev stabile. Konduktivitet-til-vægt-forholdet (kaldet specifik ledningsevne) slår metaller, inklusive kobber og sølv, og er kun næst efter metallet med den højeste specifikke ledningsevne, natrium.

Yao Zhao, som for nylig forsvarede sin afhandling mod sin doktorgrad ved Rice, er det nye blads hovedforfatter. Han byggede demo-riggen, der lod ham skifte strøm gennem nanokabelen og erstatte konventionel kobbertråd i pærekredsløbet.

Zhao lod pæren brænde i dagevis, uden tegn på nedbrydning i nanorørkablet. Han er også rimelig sikker på, at kablet er mekanisk robust; test viste, at nanokabelen er lige så stærk og sej som metaller, den ville erstatte, og det fungerede i en lang række temperaturer. Zhao fandt også ud af, at det at binde to stykker af kablet sammen ikke hindrede deres evne til at lede elektricitet.

De få centimeter kabel, der er demonstreret i denne undersøgelse, virker korte, men at spinde milliarder af nanorør (leveret af forskningspartneren Tsinghua University) til et kabel overhovedet er noget af en bedrift, sagde Barrera. De kemiske processer, der bruges til at vokse og derefter justere nanorør, vil i sidste ende være en del af en større proces, der begynder med råmaterialer og slutter med en konstant strøm af nanokabel, han sagde. Den næste fase ville være at gøre længere, tykkere kabler, der fører højere strøm og samtidig holder ledningen let. "Vi ønsker virkelig at blive bedre, end hvad kobber eller andre metaller generelt kan tilbyde, " han sagde.

Avisens medforfattere er Tsinghua-forsker Jinquan Wei, som tilbragte et år på Rice delvist støttet af Armchair Quantum Wire Project fra Rice University's Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology; Robert Vajtai, en Rice fakultet fellow i maskinteknik og materialevidenskab; og Pulickel Ajayan, Benjamin M. og Mary Greenwood Anderson professor i maskinteknik og materialevidenskab og professor i kemi og kemisk og biomolekylær teknik.