Техника - молодёжи 2006-02, страница 20
18 2006 №02 ТМ НАНОТЕХНОЛОГИИ ная Каролина, США. Они добавили нанотрубки в полимер, широко используемый в датчиках ультразвука — по-ливинилден фторид (PVDF). В итоге получился материал, втрое более чувствительный к переменам давления, чем ранее. Кроме того, выяснилось, что добавки значительно улучшают механические свойства пьезоэлектрической пластмассы. «Химическая промышленность уже производит PVDF цистернами, необходим один маленький шаг, чтобы научиться изготовлять из этого полимера волокна», — говорит Керрол. Из таких волокон, по мнению ученого, можно ткать паруса. Они под напором ветра будут вырабатывать электричество, достаточное для обогрева и освещения судна. В будущем появится возможность создавать и гигантские пьезокристапли-ческие поверхности, способные генерировать электричество для бытовых нужд. НАНОТРУБКИ В ЖИДКОСТИ Петр Краль и Моше Шапиро из Исследовательского института им. Вейцма-на в Реховоте (Израиль) обнаружили, что струя воды, текущая через связку нанотрубок, заставляет ее генерировать электрический ток. Сначала исследователи предложили теорию, согласно которой поток воды, текущий по нанотрубному проводнику, обязан увлекать за собой электроны в ее стенках. «В молекулах воды — так называемой полярной жидкости — некоторые атомы имеют небольшой дополнительный положительный заряд, в то время как другие атомы обладают сбалансированным по величине отрицательным зарядом, — рассуждали они. — Положительно заряженная часть молекулы жидкости, находясь около стенки нанотрубки, притягивает электроны. И поэтому они двигаются в том же направлении, что и поток жидкости. А поскольку электроны могут Так выглядит поверхность углеродных трубочек при сильном увеличении двигаться только вдоль трубки, то течение полярной жидкости создает малый, но полезный электрический ток». Аджай Соуд, физик из Индийского научного института в Бангалоре, вместе со своим студентом Шанкаром Гхош и коллегами из расположенного поблизости Рамановского исследовательского института проверили эту теорию. Они прикрепили электроды к вершине и днищу пучка беспорядочно ориентированных нанотрубок, опустили всю конструкцию в стеклянную труду метровой длины и стали прокачивать воду, измеряя напряжение на пучке. Напряжение возникало и, более того, возрастало при увеличении скорости течения воды. При скорости 2 мм/с напряжение составляло 2,7 млВ. Когда воду направляли в обратную сторону, то менялась и полярность генерируемого напряжения. Соуд также показал, что напряжение можно увеличить, добавив в воду соляную кислоту, за счет чего возрастет число положительно заряженных ионов. Ученый зарегистрировал патент на новую технологию производства электроэнергии и теперь собирается реализовать ее на практике. Так что, возможно, плотины с гидротурбинами вскоре уйдут в прошлое. А ток для человеческих нужд будут вырабатывать даже сточные трубы, ручейки или движущиеся корабли, к днищам которых прикреплены пучки нанотрубок. ПОВЕЛИТЕЛИ СТИХИЙ Наши ученые в Институте высоких давлений РАН тоже ведут исследования с фуллеренами и нанотрубками. А недавно кандидаты физико-математи-ческих наук из А.Б. Кукушкин и В.А. Ранцев-Картинов из РНЦ «Курчатовский институт» сделали и вообще невероятное открытие. Они обнаружили, что наноструктуры весьма широко распространены в природе и способны оказывать влияние на про-
«Пылающее космическое колесо» «Пылающее космическое колесо» Е0102-72 фотография водяного смерча получена летающей лабораторией в районе Флориды цессы весьма значительного размаха — от молекул до галактик. Началось же все с того, что ученые в рамках своей работы исследовали плазменные разряды, стараясь создать как более дол-гоживущие структуры для проведения управляемого термоядерного синтеза. И в ходе экспериментов обратили внимание вот на какой феномен. Помимо продольных структур, определяющих форму шнура, в плазме возникают так называемые филамен-ты, которые торчат из шнура в поперечном направлении, словно спицы из клубка. Попытка разобраться, из чего состоят эти «спицы» и почему себя так ведут, привела к новому открытию. Оказалось, что основу спиц составляют некие структуры, играющие в них ту же роль, что и скелет в нашем организме. Но если скелет состоит из костей, то данные структуры, скорее всего представляют собой... нанотрубки. А возникают они опять-таки в процессе газового разряда при попытке создать плазменный шнур. Отдельные из этих структур заслуживают особого внимания, полагают исследователи, поскольку у них аномально высокая способность испускать электроны во внешнем электрическом поле, а также большая жесткость и прочность на разрыв. Более того, совсем недавно появились данные, позволяющие судить о том, что такие структуры склонны и к самоорганизации — способны при наведении магнитных полей состыковаться взаимным притяжением в довольно жесткие конструкции. «Долгоживучесть конденсированной среды внутри горячей плазмы — даже при температурах выше миллиона градусов — мы попытались объяснить так, — говорит один из участников работы Валентин Андреевич Ран-цев-Картинов. — Филаменты, особенно направленные поперек основного тока разряда, являются как бы естественными кабелями, в которых их каркас — что-то вроде жилы, окружающая плазма — оплетка, а диэлектриком является формирующий вакуумный канал». В итоге часть электромагнитной энергии, «накачиваемой» в разрядную камеру из внешней электрической сети, распространяется вдоль каркаса в виде высокочастотных волн, «отгребающих» плазму от него, примерно так же, как прибрежная волна сносит щепки от берега. Дальнейшие исследования показали, что подобные структуры имеют место не только в исследовательских камерах разных типов, где работают с плазмой. Плазма ведь существует и в природе. Так, плазму выбрасывает огромными языками наше светило (см. «ТМ» №1, 2004 г.), она составляет основу многих других звезд. А если это так, то, быть может, каркасные структуры наблюдаются и во Вселенной? Ныне исследователи собирают данные в пользу такого предположения. Ими уже получены снимки с орбитального телескопа им. Хаббла, на которых изображены, например, остатки |
