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美潮电缆新闻:碳纳米管电缆 跨越新里程碑

点击数:12792015-03-22 14:35:27 来源: 桂潮电缆| 广西电线| 广西电缆| 广西线缆| 广西电力电缆| 南宁电线电缆

新闻摘要:南宁电缆,南宁电线,南宁线缆

  这是第一次,研究人员制成的碳纳米管电缆,可承载电流和铜线一样多。这些纳米管电缆有助于把更多的可再生能源输送到更远的电网,可提供轻型电线,用于更省油的车辆和飞机,而且可以在低功耗计算机芯片上做连接。赖斯大学(Rice University)的研究人员现在已经展示了实用系统中的碳纳米管电缆,而且正在设计生产线,用于商业化生产。
  制备轻便高效的碳纳米管电线,而且和铜一样导电,自从20世纪80年代以来,这就是纳米技术专家的一个目标。单个碳纳米管是纳米级中空纯碳管,机械上很强,而且导电性比铜高一个数量级。但是,除非碳纳米管就这样放在一起,否则,用它们制成的较大结构并不具有单个管的这种极致属性。
  多年在实验室里摆弄,为的是找到合适的装配技术和配料,这使研究人员最终制成了和铜电缆一样好的碳纳米管电缆,这些研究人员的领导是赖斯大学材料科学教授普利科尔?阿杰安(Pulickel Ajayan)和恩里克?巴雷拉(Enrique Barrera)。这个小组的纳米电缆所拥有的一系列属性,迄今为止都是前所未有的。它们在力学上很强,而且柔性也足够好,可以打结或织成长线。这种材料每平方厘米可承载约10万安培的电流,数量和铜线相同,但重量只有六分之一那么多。它们优于铜的一个度量标准,就是所谓的电流密度,这意味着,它们应能把更多的电传输更长的距离,不会使能量散失为热,这个问题影响着今天的电网,乃至计算机芯片。而且,因为它们是碳制成,不是金属制成,所以不腐蚀。

  碳纳米管会有不同的导电性,长度和层数。赖斯大学研究小组发现,效果最好的是比较长的双壁碳纳米管,是由北京清华大学的合作者提供。电子穿过单个纳米管时非常快,但电流会慢下来,因为电子必须从一个纳米管跳到另一个纳米管。在给定长度的导线中,纳米管越长,这些电子所必须进行的跳跃就越少。
  制备纳米电缆的工艺,始于一块双壁纳米管,这种纳米管已经过处理,除去了杂质。研究人员把硫酸添加到纳米管上,这样它们就可以摊开形成薄膜。然后,他们用镊子夹住薄膜的边缘,开始制成纤维,用稳定的力量抽拉,以产生很长的线缆,类似于纺毛纱时抽拉和捻羊毛那样。他们冲洗掉电缆中的酸,使电缆暴露在高温碘蒸气中。碘会渗透电缆中的纳米管,提高电缆的电导率,而不损害其机械性能。赖斯大学小组表明,电缆打结接在一起,制成更大的长度,不影响电导率。
  为了证明这样制成的电缆可以传输标准电压,他们使用一根电缆,把一个荧光灯泡连接到墙壁电源插座,使灯泡亮了数天。这项工作在网上描述过,就在杂志《自然科学报告》(Nature Scientific Reports)上。
  纳米电缆:这种电缆用碳纳米管制成,可以承载的电流和铜线一样多。来源:麻省理工科技创业
  这是一个确实的证据,说明这些材料正在变得多么成熟,他们能够测量的电导率现在超过了普通金属,迈克尔?斯特拉诺(Michael Strano)说,他是麻省理工学院(MIT)化学工程教授,没有参与这项工作。他说,超越金属,就代表了一个里程碑。
  这是非常令人兴奋的,尤其是考虑到,极其重要的是,可以减轻飞机和汽车中(电器)电缆的重量,提高燃料效率,雷伊?鲍曼(Ray Baughman)说,他是得克萨斯大学达拉斯分校(University of Texas at Dallas)纳米技术研究所(NanoTech Institute)主任和化学教授。鲍曼没有参与这项研究。
  航空业巨头波音公司是支持赖斯大学研究小组的公司之一。其他合作者和支持者包括雪佛龙公司(Chevron),美国能源部和美国休斯顿(Houston)纳立脊材料公司(NanoRidge Materials)。
  我们的目标是制作一种工程产品,” 赖斯大学巴雷拉说。我们相信,我们已经能够做的,可升级为连续生产方法。这一小组已筹划好如何在生产线上做到这一点,目前正在探讨与一些公司的商业化,但他们都没有透露任何交易。
  虽然现在电缆已经足够好,可以开始认真考虑商业应用,但是,阿杰安想把它们做得更好。阿杰安注意到,到目前为止,他们只测试了双壁电缆承载直流电的能力,这类电来自墙壁插座,用于飞机上的短距离输电,这是举个例子。采用交变电流的形式,电力可以进行长距离传输。阿杰安说,一个单独的目标是使这些电缆甚至比铜更导电。有一种方式做到这一点,就是使用单壁碳纳米管制成可用的电缆,这在实际上会更导电,但一直很难纺成纤维。(电线电缆新闻)

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