从碳 Nanotubes - 新技术的研究员产物 Supercapacitors

乔治亚技术研究所的研究员 (GTRI)导致碳商务应用的基于 nanotube 的设备。

碳 nanotubes (CNTs) 是碳原子一个六角网络滚的形成一个无缝的磁道 - 石墨一种 “网状电线”格子。 “此材料有极大电,然而,热量和结构上的属性使用 CNTs 的少量产品进入了这个商业市场”,在 GTRI 的电光学方面材料实验室说准备好的 Jud,研究工程师,环境和。

准备好开发一台基于 CNT 的电化学二重层电容器、美军空间主办的一个项目和导弹辩护指令。 这样 supercapacitors 比存储电能的传统电池和电容器将提供更多功率、增加的能量密度 (更多充电每克重量) 和长寿。

准备好的 supercapacitors 由二做成 CNT 根据防止电子调用的一个离子有渗透性的膜浸没在电解质和分隔的有效的电极。 “CNTs 是理想使用作为准备好有效的电极的材料,因为他们的 nanoscale 维数为存储充电提供更多表面”,说。 该额外的表面按指数规律增加电容 - 可以存储的功率。

准备好上个春天开始了在这个项目的工作,帮助由演史 Turano、材料学研究生在乔治亚技术和查理 Higgins,从乔治亚州立大学的计算机科学少校。 小组已经生产了数十 CNT supercapacitors,为电子测试使用了。

从那些测试帮助的反馈改进制造过程。 例如,研究员获悉,当在测试期间时,压适用于电极, supercapacitor 更好执行。 鉴于此,准备好设法合并一夹紧或闩上在二个电极牌照之间在生产时增加压。

下一个步骤是看见 CNT supercapacitors 如何的可靠性测试阻止在不同的环境下,对面向太空的应用是特别重要。 设备在显示他们在极其温度和湿气的房间安置,加速老化进程。 “我们可以模拟 20 年生活在大约 1,000 时数而不是有他们无所事事 20 年”,准备好说。

最初,请准备从美国航空航天局的约翰逊航天中心的获得的 CNTs。 但是与一台新的设备,一个化学气相沉积熔炉,研究员可能现在生产在站点的 CNTs。 “这将使我们尝试不同的生产工艺 - 化学气相沉积与 HiPCO (高压一氧化碳) 进程 -,并且比较,并且对比二个方法”,准备好说。

从美国航空航天局的 CNTs 进来瓶,研究员混合到粘贴然后应用在二个电极之间。 “在粘贴和电极之间的联络是重要的”,准备好解释。 通过使用化学气相沉积熔炉, “我们在铜箔电极可以在原处实际上生长 CNTs,将提供更好的连接数”。

要生产 CNTs,气体被投向一支被密封的石英管 (大约 2 英寸乘 18 英寸),包含一个基体,例如铜箔或硅片。 要求催化剂帮助附有碳这个基体,并且准备好使用镍纳诺尺寸海岛。 熔炉被加热对大约 900 摄氏度,并且 CNTs 从那里自汇编,准备好说。 整个过程,从关闭对开张的熔炉门,需要大约三时数,但是该时间在大约 30 分钟之内介入冷却作为 CNTs 表单。

除提供替代生产工艺以外,新的熔炉使研究员以受控方式生产 CNTs : 他们可以修改 (氢、甲烷和乙烯) 用于的温度和流速气体形成 CNTs。 变化这些系数将影响这个数量,并且 CNTs 的质量生产了。

其中一大挑战控制实体尺寸 CNTs,因为他们的电子属性根据长度、直径和 chirality 变化 (石墨如何卷起)。 控制 chirality 显然是艰巨的任务,准备好的购买权 “圣杯” CNT 生产。

而其他有金属属性,一些手性的排列产生与半导体的属性的 CNTs。 “如果您可能控制 chirality,您可能控制 ‘类似’ CNT”,准备好解释,注意到,他的小组要生产与 100% 金属属性的 CNTs。

虽然在电子的准备好的重点和关闭应用, CNTs 暂挂潜在为各种各样的使用,包括平板显示器、电场生成器、太阳能电池和无损的马达绕。

一个一致的制造方法是这个关键字对引入 CNT 材料到真实世界的设备。 “生产一基于 CNT 的 supercapacitor 以例外功能是一件事情”,准备好说。 “生产相等地和足够可靠执行可操作地是可行的数百或千位 supercapacitors 是相当另一件事情 - 和我们的最终目标”。

鉴于此,准备好设法设立与在测试和生产可能帮助的大制造商的合伙企业和最近签署了一个合约与 Maxwell Technologies Inc., supercapacitors 一个圣迭戈的制造商。 “从事与象麦克斯韦技术的外部行业合作伙伴将帮助我们使 CNTs 脱离这个实验室,并且到可能实际上使用的产品”,他解释。

“我们的方法是创建于商业化的突破技术集中的牢固的双赢的关系”,行政副总裁说理查史密斯,麦克斯韦技术的。 “在 CNTs 的潜在 ultracapacitors 是几百亿元的商业,并且它是扣人心弦的合作与这样一个有名望的组象 GTRI”。

张贴 2004年th 4月 13日

来源研究展望期杂志

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

Last Update: 12. June 2013 20:30

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