การศึกษาเชิงคำนวณและเชิงทฤษฎีของเธรดนาโนคาร์บอนคล้ายเพชรแนะนำว่าพวกเขาสามารถจัดหาทางเลือกให้กับแบตเตอรี่โดยการจัดเก็บพลังงานไว้ในระบบกลไกที่ตึงเครียด ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการวิจัยกล่าวว่าอุปกรณ์นาโนเธรดสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และช่วยในการเปลี่ยนไปสู่แหล่งพลังงานหมุนเวียน อุปกรณ์เก็บพลังงานแบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไปคือแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี
ซึ่งมีมาก่อนหน้าแม้กระทั่งการใช้ไฟฟ้าอย่างแพร่หลาย
แม้จะมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนานหลายศตวรรษและใกล้ถึงการใช้งานที่แพร่หลาย แต่แบตเตอรี่ยังคงมีแนวโน้มที่จะไร้ประสิทธิภาพและอันตรายเช่นเดียวกับอุปกรณ์ใดๆ โดยอิงจากปฏิกิริยาเคมี ไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาเฉื่อยในอากาศเย็น อันตรายจากการระเบิดในความร้อน และความเสี่ยงของการรั่วไหลของสารเคมีที่เป็นพิษ
อีกวิธีในการจัดเก็บพลังงานคือการกรองวัสดุที่ปล่อยพลังงานออกมาในขณะที่มันกลับคืนสู่สภาวะที่ไม่มีการกรอง ความเครียดอาจเป็นเส้นตรงเหมือนกับการยืดแล้วดึงหนังยางออกจากนิ้วของคุณ หรือบิดเบี้ยวเหมือนนาฬิกาไขลานหรือของเล่น กว่าทศวรรษที่ผ่านมา งานเชิงทฤษฎีที่ทำโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ชี้ให้เห็นว่าคอร์ดที่ตึงจากท่อนาโนคาร์บอนสามารถบรรลุความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานที่น่าประทับใจ เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุ
มีประสิทธิภาพเหนือกว่าท่อนาโนคาร์บอนตอนนี้ การศึกษาเชิงทฤษฎีใหม่โดยทีมงานซึ่งรวมถึงHaifei Zhan , Gang Zhang และ Yuantong Gu ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีควีนส์แลนด์ในออสเตรเลีย และ Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) ในสิงคโปร์เปิดเผยว่าอาจมีสถานการณ์ที่การรวมกลุ่มของ เธรดนาโนคาร์บอนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการรวมกลุ่มท่อนาโนคาร์บอนในแง่ของการจัดเก็บพลังงาน
เราคาดว่าความสามารถในการกักเก็บพลังงานกลที่ดี
[สำหรับคาร์บอนนาโนเธรด]” Zhang กล่าวถึงผลลัพธ์ของพวกเขา “แต่น่าประหลาดใจที่เราพบว่าความหนาแน่นของพลังงานนั้นสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในทางทฤษฎี”
อธิบายครั้งแรกในปี 2015นาโนเธรดเข้าร่วมแคตตาล็อกของวัสดุนาโนคาร์บอนที่เกิดขึ้นในช่วงสี่ทศวรรษที่ผ่านมา เกลียวนาโนเป็นโครงสร้าง 1 มิติที่มีอะตอมของคาร์บอนเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเดี่ยว (เช่นเดียวกับในเพชร) กับอะตอมของคาร์บอนอีกสามตัวและอะตอมของไฮโดรเจน ในกรณีที่อะตอมไฮโดรเจนหายไป อะตอมของคาร์บอนอาจจับกับอะตอมของคาร์บอนที่สี่ในเกลียวที่อยู่ติดกัน พันธะนี้แตกต่างกับโครงตาข่ายคาร์บอนหกเหลี่ยมที่พบในบัคกี้บอล ท่อนาโนคาร์บอน และกราฟีน ในวัสดุเหล่านี้ อิเล็กตรอนออร์บิทัลจากอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมจะใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมของคาร์บอนอื่นเพียงสามอะตอม
ลิฟต์อวกาศตั้งแต่ปี 2015 การศึกษาได้เปิดเผยหลายวิธีที่อะตอมของคาร์บอนสามารถจัดเรียงตัวเองในโครงสร้างนาโนคาร์บอน 1D นอกจากนี้ยังสามารถรวมเธรดหลายเส้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างคอร์ดที่มีคุณสมบัติทางกลที่เทียบได้กับการรวมกลุ่มของท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีความแข็งแรงมากจนครั้งหนึ่งเคยเสนอว่าสามารถโยงวัตถุนอกโลกจากโลกเพื่อสร้าง “ลิฟต์อวกาศ”
คุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมของเส้นใยคาร์บอนนาโนเธรด
ทำให้น่าสนใจในการสร้างบล็อคทางเลือกสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน เพื่อเพิ่มพลังให้กับไมโครดีไวซ์และระบบขั้นสูง” Zhang อธิบายทีมงานใช้การจำลองและทฤษฎีพลศาสตร์ของโมเลกุลเพื่อเปรียบเทียบพลังงานสูงสุดที่เก็บไว้ภายใต้ความตึง การบิด และการโค้งงอของมัดท่อนาโนคาร์บอนบางประเภทและโครงสร้างของมัดนาโนเธรดสองแบบ – แบบตรงและแบบเกลียวหนึ่งอัน
อาร์มแชร์นาโนทิวบ์ท่อนาโนคาร์บอนมาในความกว้างและ chiralities ที่แตกต่างกัน – มุมที่แผ่นคาร์บอนถูกรีดตามโครงรังผึ้ง รูปแบบทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลต่อคุณสมบัติของท่อนาโน ทีมงานทำการเปรียบเทียบโดยใช้ท่อนาโนคาร์บอน “เก้าอี้นวม” (10,10) ท่อนาโนเหล่านี้ถูกม้วนตั้งฉากกับเส้นโครงตาข่าย ทำให้มีคาร์บอนอะตอมยาว 10 อะตอมรูปทรงหกเหลี่ยม ท่อเหล่านี้กว้างสำหรับท่อนาโนคาร์บอน แต่ก็เป็นท่อที่สังเคราะห์ได้บ่อยที่สุดเช่นกัน
งานวิจัยระบุข้อเสียหลายประการของการใช้ท่อนาโนคาร์บอนเพื่อกักเก็บพลังงาน และข้อดีหลายประการของการใช้เธรดนาโนคาร์บอน ปัญหาอย่างหนึ่งของท่อนาโนคือท่อเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแบนเมื่อบิดหรืองอ ซึ่งช่วยลดพลังงานที่สามารถเก็บไว้ได้ภายใต้ความเครียด ในทางตรงกันข้าม nanothreads ยังคงรักษาโครงสร้างอะตอมไว้ภายใต้ความเครียด แม้ว่าท่อนาโนคาร์บอนแต่ละตัวจะมีคุณสมบัติในการจัดเก็บพลังงานได้ดีกว่าท่อนาโนเดี่ยว แต่ข้อดีนี้จะไม่คงอยู่เมื่อรวมท่อนาโนเข้าด้วยกัน ในทางตรงกันข้าม พันธะที่สามารถเกิดขึ้นระหว่างเกลียวนาโนที่ขาดไฮโดรเจนทำให้พวกมันเป็นผู้เล่นในทีมได้ดีขึ้น ดังนั้นมัดที่มี 19 นาโนเธรดจะมีความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานมากกว่ามัดที่มีสามเธรดถึง 2.5 เท่า
ข้อเสียอีกประการหนึ่งของท่อนาโนคาร์บอนคือการรวมกลุ่มสามารถรักษาแรงบิดได้เพียงหนึ่งในสามของท่อนาโนเดียว ส่งผลให้ความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับเกลียวนาโน
“การรวมกลุ่มคาร์บอนนาโนเธรดสามารถทำเป็นกล้ามเนื้อเทียมที่ใช้เส้นด้ายบิดเป็นเกลียวซึ่งตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเคมีหรือโฟโตนิก” นายจางกล่าว “พวกเขาสามารถเป็นแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กที่มีศักยภาพสำหรับทุกอย่างตั้งแต่ระบบตรวจจับชีวการแพทย์ที่ฝังไว้ซึ่งตรวจสอบการทำงานของหัวใจและสมองไปจนถึงหุ่นยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก”
ในการแสวงหาการตรวจสอบผลการทดลอง นักวิจัยกำลังทำงานร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนน์ ซึ่งศูนย์เคมีนาโนแห่ง แรกของโลก ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐ (US National Science Foundation) ทีมงานที่ทำงานร่วมกันวางแผนที่จะมุ่งเน้นความพยายามในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าในการสร้างระบบจ่ายไฟขนาดเล็กตามผลการวิจัยของพวกเขา
Credit : perceptualriot.com percocetrxpharmacy.com perdomocigarsasia.com pervasivesecurityroundtable.com poetrydirectory.net
