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          运用机械原理从有形世界的nanorealm

          机械工程师小林筝使用纳米材料中,轮流H20到电池的方式分裂水分子,并采用火方式的纳米材料成微小电线。

          drawing of molecules

          如果纳米材料会在大规模地影响社会,我们必须找到一种方法,让他们负担得起。 |插图由Stefani的帐单

          自从我们的祖先削尖围着篝火棍棒和剃光燧石,人类一直工具制造商。

          今天,工程师们将此壶冲动纳米技术的领域。在她的斯坦福实验室, 小林政,机械工程副教授,有一个主动正在进行把水变成一种纳米技术的电池来储存太阳能。第二个研究主题的目的是把火焰变成纳米材料的工厂。

          “通过使材料非常非常小,我们可以调整其性能表现得更好,”郑和,谁从她的团队提供了一个具体的例子说。

          太阳能电池板吸收阳光并将其转化为电能。但除非你立刻使用电力或有昂贵的电池的银行,电力被浪费。

          郑和她的团队正在努力寻找解决方案。他们创造了利用太阳的力量来产生能量,既干净,丰富的纳米材料。淹没在水中时,这些纳米材料会吸收太阳光。该吸收的能量将触发的电化学反应,以水分子分解为氧气和清洁燃烧的氢气。这两种元素可以储存以备后用,各地需要大量的电池获得。

          “水分解有望实现利用和储存太阳能,”郑说。

          或者这将是,如果它是容易的,但太阳能分解水是在寻找合适的材料和正确的方法来创建这些材料方面的挑战。为了解决第一个问题,筝正在寻求微调二硫化钼,公知的发动机润滑剂。

          较小的更强和弹性的

          纳米工程师了解到,散装材料具有削弱他们的整体结构中的缺陷和不完善之处。如我们收缩对象到纳米级,缺陷的存在大大降低,使纳米材料比其大型的同行更强。易碎的塑料,在你的手扣,例如,变强并有弹性在纳米级。

          纳米材料也比其宏观当量化学反应性更强。这是因为当满足分子在表面的能量状态,更多的表面区域转换为多个反应催化的化学反应发生。所以破本体催化剂分解成数十亿纳米颗粒提供了大得多的活性表面积。

          这不仅是一个理论概念。汽车企业都通过分割贵金属的大颗粒下降到纳米级,大大提高三元催化器的污染清洁特性节省了数百万美元的材料费。

          征是在用二硫化钼该粘性。在散装状态,它是油性的,一个伟大的引擎润滑剂。在其纳米状态,二硫化钼是分裂由于纳米级材料的有源边缘的水分子的催化剂。直到最近,它被认为只有边缘,而不是面子,二硫化钼具有催化活性。但郑的团队能够调整其单层的分子结构,使脸部的反应也是如此。它们通过从面部移除某些硫原子,用以产生催化活性关键的活性位点这样做。微调的话,他们拉伸单层,看到当达到最有效的状态。

          浸没在水中时,郑的改性硫化钼可以成功地分解水而产生氢被存储以供以后能源的使用。筝预想这样的系统可以与太阳能电池板被集成,或者它可以作为一个独立的能量产生系统。但首先工程师必须解决的定制生产数十亿纳米材料的问题。

          追求火

          “如果纳米材料会在大规模地影响社会,我们必须找到一种方法,使他们便宜,”郑,谁认为,人类最古老的技术,火焰之一,可容纳的关键,纳米级量产说。

          到达回到她的学术过去,当她研究燃烧的古老艺术,郑和她的团队正在开发一个基于火焰方式数量增长的纳米材料。

          这涉及暴露金属于火焰来产生蒸汽,然后创造条件,该蒸气冷凝到准备好的表面上。其结果是固体纳米线。前进是高品质和长纳米线的快速增长。

          虽然郑在目前的研究重点是进一步开发基于火焰方法以及使用该材料的水分解,她已经与许多其他部门合作,利用纳米材料来解决其他问题。

          “人们一直在分支出来的各种应用,不仅节能,但电子,医药,任何你能想象,”郑说。 “这是令人兴奋的这么多不同的工作。”

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