カーボン Nanotubes - 新技術からの研究者の農産物 Supercapacitors

ジョージアの技術の研究所の研究者は (GTRI)商用アプリケーションのためのカーボン nanotube ベースの装置を作り出しています。

カーボン nanotubes は (CNTs)継ぎ目が無いシリンダー - グラファイトの一種の 「金網」の格子 -- を形作るために転送される炭素原子の六角形ネットワークです。 「この材料途方もない電気があります、しかし熱および構造特性 CNTs を利用する少数の製品は商業マーケットに当りました」、に、 GTRI のエレクトロ光学の研究エンジニア準備ができた、 Jud 環境および材料の実験室を言います。

準備ができた CNT ベースの電気化学の二重層のコンデンサー、米国陸軍スペースによって後援されるプロジェクトおよびミサイルの防衛コマンドを開発しています。 そのような supercapacitors は電気エネルギーを保存するコンデンサーおよび従来の電池より増加されたより多くの力、エネルギー密度 (重量の 1 グラムあたりより多くの料金) および長い生命を提供します。

準備ができた supercapacitors は電解物で浸り、電子転送を防ぐイオン透過性の膜で分かれている 2 つの CNT ベースの実行中の電極から成っています。 「nanoscale 次元が料金を保存するためにより多くの表面積を提供するので CNTs 準備ができた実行中の電極材料としてと」、は使用してが理想的言いますです。 その余分表面積は指数関数的にキャパシタンス - 保存することができる電力量 -- を高めます。

準備ができたプロジェクトの作業を、スティーブン Turano、物質科学の大学院生、およびチャーリー Higgins ジョージアの技術でによって助けられてのジョージアの州立大学からのコンピュータ・サイエンス少佐去年の春始めました。 チームは既に電気テストのために使用されたたくさんの CNT の supercapacitors を作り出してしまいました。

それらのテストヘルプからのフィードバックは製造工程を改善します。 例えば、研究者は圧力がテストの間に電極に適用されるとき、 supercapacitor はよりよく行うことを学びました。 これを念頭において、準備ができた圧力を高めるために生産の間に 2 つの電極の版の間で締め金で止めるか、またはボルトで固定することを組み込むことを試みています。

宇宙基盤のアプリケーションのために特に重要の次のステップは CNT の supercapacitors が異なった環境の下でどのように遅れるか見る信頼性のテストです。 装置は極度な温度および湿気 -- にそれらをさらす老化プロセスを加速する区域に置かれます。 「私達は 20 年間それらを持っていることの代りに座ります 20 年間の約 1,000 時間の生命を模倣してもいいです言います」と準備ができた。

最初に、 NASA のジョンソンの宇宙センターからの得られた CNTs を用意して下さい。 しかし新しい装置と、化学気相堆積の炉は、研究者今サイトの CNTs を作り出すことができます。 「これは私達が - および比較するために別の製造技術 - 化学気相堆積対 HiPCO (高圧一酸化炭素) をプロセス試みることを可能にし、 2 つの方法を対比するため言います」と準備ができた。

NASA からの CNTs は研究者がのりに混合し、 2 つの電極の間で加えるびん入って来ます。 「のりと電極間の接触重要」、は準備ができた説明しますです。 「化学気相堆積の炉の使用によって、私達はよりよい接続を」。提供する銅ホイルの電極で実際に CNTs をそのままで育ててもいいです

CNTs を作り出すためには、ガスは銅ホイルまたはシリコンの薄片のような密封された水晶管 (18 インチ約 2 インチ)、基板を含んでいるに入れられます。 触媒は基板にカーボンの接続を助けるように必要となり準備ができたずっとニッケルの nano サイズの島を使用しています。 炉は約 900 の摂氏温度に熱され、 CNTs はそこにから自己組み立てますと、言います準備ができた。 それの開始への炉のドアを閉じることからの全体のプロセスは、時間の約 3 時間をかけますが、大いに CNTs 形式として約 30 分に冷却することを含みます。

代わりとなる製造技術の提供のほかに、新しい炉は研究者が CNTs を制御された方法で作り出すことを可能にします: 彼らは CNTs を形作るのに使用されるガス (水素、メタンおよびエチレン) の温度そして流量を変えてもいいです。 これらの要因を変えることは量に影響を与え、 CNTs の品質は作り出しました。

大きな挑戦の 1 つは (グラファイトが転送するかどのように) 電気特性が長さ、直径および chirality によって変わるので、 CNTs の実寸を制御しています。 制御の chirality ははるかに準備ができた呼出し CNT の生産の 「聖杯」非常に困難な課題です。

ある chiral 整理は他に金属特性があるが、半導体の特性との CNTs をもたらします。 「chirality を制御できたら」準備ができた説明しま、彼のチームが 100% 金属特性との CNTs を作り出したいと思うことに注意します CNT の 「味」を制御してもよい。

電子の準備ができた焦点はアプリケーション、フラットパネルディスプレイ、電界の発電機、太陽電池および損失なしのモーター巻上げを含むいろいろ使用のための CNTs の把握潜在性に、動力を与え、が。

けれども一貫した製造方法は実世界装置に CNT 材料をもたらすことへキーです。 「例外的な機能の 1 CNT ベースの supercapacitor を作り出すことは 1 の事です言います」と準備ができた。 「けれども確実に操作上実行可能のために全く同じにそして十分に行う何百かたくさんもの supercapacitors を作り出すことはですかなりもう一つの事 - および私達の最終目的」。

これを念頭において、準備ができた大きい製造業者とのパートナーシップをテストおよび生産を確立することを援助できる試みて、最近 Maxwell Technologies Inc.、 supercapacitors のサンディエゴを基盤とする製造業者と条約を結びました。 「マックスウェルの技術のような外部企業パートナーと働くことは私達が実験室から CNTs を抜き出すのを助け、実際に使用することができる製品に」彼は説明します。

「私達の作戦商業化の進歩の技術に焦点を合わせる強く双方にとって好都合な関係を作成することです」はリチャードスミスをマックスウェルの技術の副総裁言います。 「ultracapacitors の CNTs のための潜在性数十億ビジネスであり、 GTRI のような著名なグループと団結するためにですエキサイティング」。は

2004 年 4 月th 13 日掲示される

ソース研究の地平線マガジン

Date Added: May 11, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 20:41

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