!
استفاده از شيشه فلزي توده اي آمورف در ساخت ادوات نشر ميدان
پژوهشگران ماده جديدي براي توليد ادوات نشر ميدان ارائه كردهاند. پيش از اين پلاستيك براي اين كار استفاده ميشد اما هدايت الكتريكي پايين و عدم پايداري گرمايي موجب شده تا محققان دنبال جايگزيني براي آن باشند. براي اين كار از شيشههاي فلزي تودهاي آمورف استفاده كردند.
دستگاههاي نشر ميدان، كه جرياني از الكترونها را توليد
ميكنند، داراي پتانسيلهاي كاربردي متعددي است. اخيرا دستگاههاي نشر
ميدان مبتني بر نانولولههاي كربني و ديگر نانومواد ساخته شده است. اين
نانومواد درون پلاستيك قرار داده ميشود. اين دستگاهها داراي
پتانسيلهاي مختلفي است اما اشكلاتي را نيز به همراه دارند.
نانولولههاي كربني موجود در داخل پلاستيكها بهعنوان منبع الكترون عمل
ميكند و همنچنين موجب رسانايي پلاستيك ميشود. اين موضوع موجب ميشود تا
ويژگي جالبي روي ادوات نشر ميدان ايجاد شود. از آنجايي كه پلاستيكها
رسانايي بسيار اندكي دارند بنابراين بايد غلظت نانومواد را در آنها
افزايش داد تا رسانايي آنها به حد مورد نياز برسد. از سوي ديگر
پلاستيكها داراي پايداري گرمايي بسيار كمي هستند و در صورت گرم شدن در
حين كار، پايداري خود را از دست ميدهند.
يك تيم تحقيقاتي از
دانشگاه موناش استراليا با همكاري گروهي ديگر در مركز CSIRO روشي براي
توليد مادهاي جايگزين بهجاي پلاستيك ارائه كردند. اين ماده شيشه فلزي
تودهاي آمورف(ABM) است. اين آلياژهاي آمورف مواد بسيار جالبي هستند.
آنها رفتاري بيش از يك شيشه دارند. در مقالهاي كه اخير در نشريه
Applied Physics Letters به چاپ رسيده است، محققان توضيح دادند كه اين
ماده را از منيزيوم، مس و گادولينيوم ساختهاند.
اين شيشه فلزي
داراي برخي از ويژگيهاي بسيار جالب پلاستيك است. اين مواد قادراند تا
به اشكال مختلفي درآيند و بهصورت تودهاي ايجاد شوند. همچنين ميتوانند
داراي ضريب شكست نانولولههاي كربني باشند. علاوهبراين هدايت الكتريكي
اين مواد بالا بوده و در برابر حرارت پايداري خوبي دارند. بنابراين اين
دسته از مواد قادرند در برابر كاركرد طولاني مدت و گرم شدن، مقاومت
داشته و همچنين شكل اوليه خود را حفظ كنند. برپايه گزارش محققان، اين
مزيتها در كنار خواص نشر الكتروني عالي، موجب شده تا اين كامپوزيت
بهعنوان يكي از بهترين نشر كنندههاي الكتروني تاكنون شناخته شود.
هرچند پيش از اين كامپوزيتهاي شيشه فلزي و نانولولهكربني ساخته شده
بود اما اين اولين باري است كه اين سيستم در دستگاههاي عاملي نظير نشر
ميدان استفاده ميشود. ميكروسكوپ الكتروني، دستگاه توليد اشعه ايكس و
ماكروويو، ادوات نانوالكترونيك و نمايشگرهاي پيشرفته دستگاههايي هستند
كه در آنها ميتوان از اين فناوري استفاده كرد.
*******************************************************
ذخيره سازي انرژي چرخهاي لاستيكي با نانوژنراتورها
محققان «جرجيا تِك» در جديدترين تحقيق خود نانوژنراتورها را در سطح داخلي چرخهاي لاستيكي مجتمع كرده و امكان جمعآوري انرژي از حركت خودروها را شرح دادهاند.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، نانوژنراتورها براي تبديل
انرژي مكانيكي اتلافي به انرژي الكتريكي با استفاده از اثر پيزوالكتريك،
طراحي ميشوند. «ژانگ لين وانگ» و همكارانش از «جرجيا تِك» در جديدترين
تحقيق خود نانوژنراتورها را در سطح داخلي چرخهاي لاستيكي مجتمع كرده و
امكان جمعآوري انرژي از حركت خودروها را شرح دادهاند. آنها در مطالعه خود
توضيح سادهاي از دورنماي كاربرد گسترده نانوژنراتورها در زمينه جمعآوري
انرژي و سيستمهاي خودتواندهنده ارائه كردهاند.
اين محققان براي
آزمايشهاي خود، يك چرخ دوچرخه را در يك دستگاه آزمايشگاهي نصب كردند، به
طوري كه ميتوانستند براي شبيهسازي شرايط موجود در قسمتي از چرخ كه در
تماس با سطح جاده است، آن را به طور متناوب فشرده و رها كنند. نانوژنراتوري
كه آنها به سطح اين چرخ دوچرخه چسبانده بودند، با يك ساختار لرزانك آزاد
طراحي شده بود و شامل پنج لايه بود؛ يك بستر پلياستر انعطافپذير،
فيلمهايي از نانوسيمهاي اكسيد روي بر روي سطوح بالا و پايين اين بستر و
الكترودهايي روي اين سطوح.
a) تغييرشكل چرخ لاستيكي در طول حركت
وسيله نقليه؛ b) دستگاه آزمايشگاهي؛ يك چرخ لاستيكي كه بين دو صفحه، يكي
ثابت و ديگري متحرك، تغييرشكل مييابد؛ c) طرح ساده ساختار اين نانوژنراتور
كه يك لرزانك با پنج لايه است؛ d) يك عكس كه نشان ميدهد يكي از اين
نانوژنراتورها با نوار چسب به سطح داخلي يك چرخ لاستيكي متصل شده است
هر
زماني كه اين چرخ فشرده ميشد، اين نانوژنراتور يك پالس الكتريكي توليد
ميكرد. اين محققان تحت شرايط آزمايشگاهيشان، ولتاژ و جريان خروجي اين
نانوژنراتور را به ترتيب 1.5 ولت و 25 نانوآمپر اندازهگيري كردند. اين
نانوژنراتور با انرژي جمعآوري شده، به طور مستقيم يك نمايشگر LCD كوچك را
روشن كرد.
«وانگ» توضيح ميدهد كه مساحت كاري موثر نانوژنراتورشان
حدود 1.5 در 0.5 سانتيمتر است و ماكزيمم چگالي توان خروجي آن به 70
ميكرووات بر سانتيمترمربع ميرسد. در مقايسه با نتايج گزارش شده تحت اين
شرايط در تحقيقهاي ديگر، اين عملكرد كمي پايينتر است. همانطور كه وانگ
توضيح ميدهد، دليل اين امر اين است كه لاستيك يك ماده پلاستيكي است كه
مقداري از انرژي مكانيكي را جذب ميكند و ميزان تغيير شكل در آن در مقايسه
با يك ماده صلب تحت همان شرايط كمتر است. با اين وجود هنوز اين عملكرد
خيلي خوب است.
اين محققان، جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را در
مجلهي «Advanced Materials» منتشر كردهاند.