Physik

3 Futuristische Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren

3 Futuristische Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren

Kohlenstoffnanoröhren revolutionieren derzeit viele Bereiche, einschließlich Nanotechnologie, personalisierte elektronische Wearables, Optik, Elektronik und andere Bereiche der Materialwissenschaft und -technologie, aufgrund ihres einzigartigen Rahmens und ihrer einzigartigen Eigenschaften. Kohlenstoffnanoröhren haben eine lange, schmale Struktur mit Wänden, die aus ein Atom dicken Kohlenstoffschichten, Graphen genannt, gebildet werden. Sie sind fast die dünnsten Röhren, die aus der Natur hergestellt werden können. Sie haben ungewöhnliche thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften, die sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen machen.

Flexible Elektronik

Es läuft ein Wettlauf um die Schaffung einer flexiblen, biegbaren Elektronik mit Kohlenstoffnanoröhren, die möglicherweise die derzeitige Elektronik ersetzen könnte, die aus spröderen Materialien besteht. Viele Forscher auf der ganzen Welt experimentieren mit verschiedenen Methoden, um Kohlenstoffnanoröhren für die Massenproduktion zu entwickeln. Es gibt einige Probleme, die die weit verbreitete Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren verhindern: Es ist nicht kostengünstig, hochreine Röhren herzustellen, und sie sind nicht dicht genug auf das Substrat gepackt.

Zwei Forscher der University of Wisconsin, Gopalan und Arnold, haben eine neu verbesserte Entwicklungstechnik für Kohlenstoffnanoröhren entwickelt, die als Floating Evaporative Self-Assembly (FESA) bezeichnet wird. Diese Technik löst ein Packungsdichteproblem, das die weit verbreitete Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren in flexibler Elektronik verhindert hat. Das Team arbeitet derzeit mit Unternehmen zusammen, um die Einführung dieser Technologie zu beschleunigen. Viele andere Forscher haben auch andere Durchbrüche erzielt.

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Bioelektrische Nase

In Zukunft könnten Drogen schnüffelnde Hunde durch Hybride aus olfaktorischen Rezeptorproteinen und Kohlenstoffnanoröhrchen-Transistoren ersetzt werden, die als bioelektronische Nasen bezeichnet werden. Ob Sie es glauben oder nicht, eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Charlie Johnson arbeitet an der Entwicklung eines Kohlenstoffnanoröhrentransistors, der „riechen“ kann. Diese Gruppe überträgt die Sensoreigenschaften biologischer Proteine ​​von Mäusen auf elektronische Geräte. Dies wird als Bionanotechnologie bezeichnet über Biologie und elektronische Schnittstellen, über die Sie als Kind in Science-Fiction-Romanen gelesen haben.

Johnson, Professor für Physik und Astronomie an der University of Pennsylvania, erklärte:

"Wir waren motiviert, bioelektronische Hybride herzustellen, bei denen eine sorgfältig entworfene chemische Verbindung zwischen dem OP [olfaktorischen Rezeptorproteinen] und dem Nanoröhrengerät besteht, sowie eine konstruierte membranähnliche Umgebung für den OP." ~ Michael Berger von Nanowerk

Die von ihnen entwickelte bioelektrische Nase war mehrere Monate haltbar, was erheblich länger ist als bisher für möglich gehalten. Johnson gibt zu, dass es immer noch große Herausforderungen gibt, eine bioelektronische Nase Wirklichkeit werden zu lassen. Die Reinigung der olfaktorischen Rezeptorproteine ​​aus dem zellulären Expressionssystem ist sehr problematisch.

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Nanospeaker

Wir könnten bald ein Kleidungsstück oder einen gewöhnlichen Gegenstand haben, der Geräusche machen kann. Nanospeaker wurden von einem Team chinesischer Forscher erfolgreich aus ultradünnen, flexiblen Nanoröhrenplatten hergestellt.

Um zu verstehen, wie diese Nanospeaker funktionieren, müssen Sie zunächst verstehen, wie Donner erzeugt wird, da Nanospeaker von denselben Prinzipien geleitet werden. Sie hören aus einem bestimmten Grund Donner nach einem Blitz. Hier ist der Grund: Wenn ein Blitz aus der Wolke auf den Boden trifft, wird ein Loch in der Luft geöffnet, das als Kanal bezeichnet wird. Sobald das Licht weg ist, kollabiert die Luft wieder und erzeugt eine Schallwelle, die wir als Donner hören.

Wenn in Nanospeakern ein elektrischer Strom an die Röhren angelegt wird, wird die Luft erwärmt und expandiert, wodurch Schallwellen erzeugt werden. Dies wird als thermoakustischer Effekt bezeichnet und unterscheidet sich von der Physik hinter Standardlautsprechern. Herkömmliche Lautsprecher erzeugen Schall aus den Schwingungen in den Luftmolekülen, aber der Nanospeaker gibt überhaupt keine Schwingungen ab. Lesen Sie hier eine detaillierte Beschreibung dieser Nanospeaker.

Welche Art von Objekt möchten Sie in Zukunft mit Klangerzeugungsfunktionen sehen? Werden iPods durch Jacken mit Nanospeaker ersetzt? Sinken Sie nach einem langen Arbeitstag in Ihren bequemen Sessel und hören Sie Ihrem Stuhl zu, während er Ihr Lieblingslied spielt? Die Zukunft wird seltsam, das ist sicher.

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Geschrieben von Leah Stephens


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