Коаксиальный нанокабель - новая и перспективная технология аккумулирования энергии.

Коаксиальный нанокабель


Исследователи из университета Райс создали самый маленький в истории коаксиальный кабель, диаметр которого не превышает 100 нанометров. При таких маленьких габаритах этот нанокабель обладает в несколько раз большей электрической емкостью, чем все типы микроконденсаторов, созданные кем-нибудь ранее. Этот нанокабель, изготовленных с помощью технологий, которые вошли в применение вместе с началом исследований в области графена, может быть использован для создания малогабаритных систем аккумулирования энергии следующего поколения, тех систем, в которых так сильно нуждаются современные гибридные и электрические автомобили.

Помимо использования в области аккумулирования энергии, коаксиальный нанокабель может так же использоваться и для того, для чего используются обычные коаксиальные кабеля - для передачи высокочастотных электрических сигналов, но на наноуровне, к примеру, в пределах кристалла чипа.

Чисто внешне крошечный коаксиальный нанокабель весьма подобен тем кабелям, которые приводят сигналы кабельного телевидения в миллионы домов и офисов. Сердцевина кабеля - проводник из твердой меди, который покрыт тонким изолирующим слоем из оксида меди. Окружает эту многослойную структуру третий слой, так же токопроводящий. В телевизионных кабелях обычно это сетка из сплетенных медных проводков, но в нанокабеле - это тонкий слой углерода, толщиной всего в несколько атомов.

Тем, кто знаком с электротехникой сразу становится ясно, что эта трехслойная структура проводник-диэлектрик-проводник является ничем иным, как электрическим конденсатором, электронным устройством, способным накапливать и хранить электрический заряд. Исследования показали, что электрическая емкость коаксиального нанокабеля по крайней мере в 10 раз выше, чем это может быть объяснено с помощью обычных физических законов, емкость нанокабеля составляет порядка 143 микрофарад на квадратный сантиметр площади. "Увеличение емкости происходит наиболее вероятно из-за влияния квантовых эффектов, которые начинают проявляться вследствие маленьких размеров нанокабеля" - объясняют ученые.

Используя множество таких коаксиальных нанокабелей, расположенных и упорядоченных соответствующим образом в больших количествах на каком-нибудь основании можно создать устройства аккумулирования энергии большой емкости и не имеющее отрицательных свойств, присущих химическим аккумуляторным батареям. "Наноразмерный коаксиальный кабель так же может быть использовании в качестве линии передачи на наноуровне радиочастотных сигналов и электрических сигналов, изолированных от влияния окружающей среды. А это может сделать такой кабель фундаментальным стандартным блоком, использование которого значительно улучшает характеристики наноэлектромеханическх устройств и электронных приборов типа лаборатории-на-чипе".




Ключевые слова:
Коаксиальный, Кабель, Нано, Проводник, Изолятор, Медь, Углерод, Конденсатор, Электрический, Заряд, Аккумулятор, Энергия

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Применение углеродных нано-шаров позволяет увеличить рабочее напряжение эле ...
  • Нано-шашлык - лучший рецепт для приготовления литий-ионных аккумуляторов бо ...
  • Графеновые суперконденсаторы - одни из главных претендентов на замену химич ...
  • Электрические кабеля на основе углеродных нанотрубок с двойными стенами – п ...
  • Разработан новый тип твердотельного конденсатора, объединяющий лучшие свойс ...




  • 17 июня 2012 11:04
    #1 Написал: tariy

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Ох, уж быстрее бы в серию пустили. Тот, кто разработает технологию хранения энергии в 21 веке - озолотиться. Почти все отрасли промышленности и быта нуждаются в аккумуляторах повышенной емкости. Это настоящая золотая жила. Хотя, я считаю, что разработки уже давно есть, хотя бы теоретические, вот только их лоббируют. Как в фильме "Кто убил электромобиль".
        
    17 июня 2012 20:04
    #2 Написал: kreking

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Сильно губу не раскатывайте, не забывайте плотность тока в меди на уровне 4А/мм2 при нормальном охлаждении, а графита и того меньше. Считаем сечение меди и графита (сам лично не считал), наверняка получатся наноамперы. Таким током не то что-бы мобильник питать, включить не удастся.
    Кому интересно, могут вспомнить школьный курс физики, там формулы есть (выделение тепла при прохождении электрического тока через проводник).
        
    17 июня 2012 20:12
    #3 Написал: ProkletyiPirat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    охх как достали эти учёные... создают кучу всякой хни, бесполезной бессмысленной хни...
    какой толк от изобретений которые нельзя запустить в массовое производство???
    давно уже есть технологии позволяющие аккумулировать энергию в 5000*** раз лучше чем ***
    но толку от них??? их не запустишь в массовое производство, а если и попытаться то брак в 30-70%% и прощай прибыль...

    история напоминает языки программирования до 21века... сколько учёных по создавало всяких языков ??? а толку? в реальном деле ими неудобно пользоваться...
    и пришел программист, заколебавшийся с ними и написал свой язык простой и понятный, и стали им пользоваться все и вся, и назывался тот язык С.

    думаю тут будет такая же история...
        
    17 июня 2012 21:31
    #4 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    kreking, а про распараллеливание ты не слышал? Сделай 10 миникондеров, соедини параллельно и ток будет в 10 раз больше. wink
    Тем более что при производстве не будут весь кабель укладывать в одну линию, будет множество внутренних секций разделенных и возможно подключенных к электронному распределителю, чтобы отключать пробитые участки.
        
    18 июня 2012 00:46
    #5 Написал: kreking

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod, а про распараллеливание ты не слышал?
    Я думаю, математику не забыли. Цитирую часть текста: диаметр которого не превышает 100 нанометров.
    Вернемся к реализации, вышесказанного. Фирма "EPCOS", для создания супер конденсатора, состоящего из множества ионисторов (конденсаторы с двойным диэлектрическим слоем), применила к каждой ячейке, отдельный контроллер, состоящий из повышающе-понижающего контроллера, схемы ограничения заряда-разряда и защитных цепей. Количество транзисторов, не считая пассивных элементов, на кристалл - более 1000 шт.
    Далее смотрим на технологию изготовления транзисторов.
    По публикации "http://news.softpedia.com/news/Intel-Working-on-7nm-and-5-nm-Manufacturing-Techn
    ologies-269240.shtml
    " (на Русском языке "http://www.oszone.net/18039/Intel_developing_10_7_5_nm_processes"), транзисторы появятся не ранее 2015 года.
    И так, транзистор имеет размер 5х5 нМ, нужно 1000 шт., площадь, занимаемая схемой, 25000 нМ2, площадь сечения кабеля - 50^2*3.1415926=7853,9815 нМ2, что в 3,183 раза меньше схемы управления. В кристалле транзисторы занимают около 30-70% полезной площади, остальное - пассивные элементы, следовательно, с учетом корпуса и технологических особенностей, размер чипа вырастет в 2 раза, а соотношение площади чипа к кабелю увеличится и составит 6 раз. Вопрос, зачем на велосипед ставить двигатель от паравоза?
        
    18 июня 2012 14:15
    #6 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    kreking, это прикол? smile сравнивать транзистор с диаметром кабеля, а длина кабеля для чего? Кабель будет свернут или заклеен в пачках, размеры которых будут на порядки больше кристалов контроллеров. Ну дальше думаю понятно.
        
    19 июня 2012 00:32
    #7 Написал: kreking

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod, а длина кабеля для чего?
    Средний ток потребления сотового телефона в режиме ожидания около 5 мА. Если не разговаривать по телефону, заряженного конденсатора (20 Ф)с начальным напряжением 4,1V до напряжения разрядки 3V, хватит на сутки. Предлагаю Вам посчитать длину нанокабеля, для создания накопителя в 20 Ф (фарад). Формулы в интернете есть. Для справочных данных по окиси меди: диэлектрическая проницаемость 14, напряженность электрического поля пробоя 58В/м, без учета радиуса закругления, можно принять ~7кВ/мм. Справочные данные по графиту и меди, найдете в интернете. Внутреннее сопротивление конденсатора из нанокабеля должно находиться =< 0,17Ом (условия производителей сотовых телефонов). Сколько надо параллельно включить волокон чтобы получить внутреннее сопротивление 0,2Ом? Считать придется по внешнему проводнику, т.е. по графиту. И не забывайте про нагрев, он не должен превышать 40 гр. по Цельсию.
    Как посчитаете, Ваше мнение в студию, ждем результатов.
        
    19 июня 2012 01:28
    #8 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    kreking, не надо так усложнять, достаточно внимательно прочитать статью smile
    Исследования показали, что электрическая емкость коаксиального нанокабеля по крайней мере в 10 раз выше, чем это может быть объяснено с помощью обычных физических законов, емкость нанокабеля составляет порядка 143 микрофарад на квадратный сантиметр площади.
    К тому же запасенная конденсатором энергия не зависит от способа соединения его частей, а только от его параметров. И я изначально указал, что неверно напряму сравнивать параметры одного нанокабеля с
    Цитата: kreking
    Таким током не то что-бы мобильник питать

    ведь и школьник догадается, как увеличить ток используя распараллеливание. fellow
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.