kcooss (kcooss) wrote,
kcooss
kcooss

Categories:

Про суперконденсаторы, нанотехнологии и распил бабла

Преамбула

 

 Если помните, в советское время был массовый научно-популярный журнал для школьников «Юный техник» (не исключено, что он продолжает существовать и сейчас, но мизерными тиражами - это безбожная советская власть считала, что дети должны изучать науку и технику, а нынешняя власть считает, что дети должны в школах учить слово божие на уроках ОПК, а во внешколькое время молиться в гундяевках и (или) курить и пить пиво в подворотнях (судя по выступлениям всяких кирилфроловых kirillfrolov, любые другие альтернативы сегодня приравниваются к экстремизму))

Ну так вот, в этом журнале была рубрика под названием «Патентное бюро» (сокращенно «ПБ»), на адрес которого школьники могли присылать какие-нибудь изобретательские и рационализаторские предложения. Наиболее удачные изобретения публиковались, их комментировали настоящие специалисты, особо удачливым даже давали «поти настоящие» авторские свидетельства.

И была в этой рубрике подрубрика под названием «Улыбка ПБ», в которой высмеивались приходившие в редакцию письма с изобретениями, казавшиеся редакции нелепыми и смехотворными (сами понимаете, без шизы тут никогда не обходится).

Помнится, году в 1988-89 в этой рубрике высмеивалось одно рацпредложение, автор которого предлагал улучшить обслуживание посетителей парикмахерских с помощью компьютера. Идея предлагалась следующая: в компьютер вводится фотография лица клиента, далее на компььютерном экране к этому лицу примеряются различные варианты стрижки или причёски, и клиент сам видит, какие из вариантов ему лучше всего подойдут.

Это разумное рацпредложение редакция журнала тогда высмеяла, мотивируя это тем, что автор - неисправимый фантазёр, потому что поставить компьютер в каждой парикмахерской возможно будет только через неизвестно сколько поколений.

И что вы думаете - всего лишь 1-2 года спустя тот же самый журнал, захлёбываясь от восторга, рассказывал нам про ту же самую технологию, которая успешно практикуется в Японии. И с подтекстом - типа, вот как круто умеют на Западе, это вам не наши русские совки.

То есть, как видите, у нас всё до сих пор остаётся так же, как во времена паровоза Черепановых, самолёта Можайского и радио Попова - изобратеют это всё у нас, но на наших отечественных изобретателей власти внимания не обращают, а предпочитают покупать у заграницы.

Ну так вот, а теперь к основной теме поста.

Летом 2010 года я разместил на ряде сайтов в интернете рацпредложение, которое полностью публикую:

«Уже в течение нескольких лет в России широко пиарится понятие «нанотехнологии», под это понятие «осваивается» немыслимое количество бюджетных средств. Однако при организации работ по этой теме сразу произошла подмена понятий. Если в первоначальном своём варианте понятие «нанотехнологии» включало в себя создание наномашин, то в россиянской версии всё понятие «нанотехнологии» сводят к созданию нанопорошков – типа, если тот или иной материал измельчить до размеров наночастиц (т.е. частиц размером порядка нанометра), то якобы тогда этот материал приобретёт какие-то новые уникальные свойства. Об этом хорошо рассказано в статье «Дерьмовые нанотехнологии« в газете «Лимонка». Естественно, такой подход создаёт не двигает вперёд прогресса, но создаёт х       орошую основу для «абсолютно честного» разбазаривания денег: сиди в лаборатории и занимайся хернёй типа дробления разных материалов на наночастицы, рисуй никому не нужные графики и участвую в пилении денег.

Впрочем, если у учёных типа Ковальчука, занимающихся этим направлением, это действительно принципиальная линия – заниматься не наномашинами, а нанопорошками – то могу предложить проект, действительно основанный лишь на нанопорошках, но который может двинуть прогресс вперёд. Вот посмотрим, заинтересуется ли «Роснано» этим проектом. Если заинтересуется – значит, хоть кто-то там действительно заинтересован в развитии нанотехнологий (пусть даже и в таком ограниченном виде). Если не заинтересуются – то, значит, все разговоры правящих лиц о нанотехнологиях – это лишь обман, предназначенный для пиления бабла, и ничего больше. Идея состоит в следующем.

Как известно, для многих технических устройств (от сотовых телефонов до авто- и электромобилей) требуются электрические аккумуляторы. Сложность в том, что практически везде используются аккумуляторы химического типа, в которых электроэнергия вырабатывается за счёт химических реакций (а при зарядке аккумулятора при подключении тока происходят обратные реакции). Недостатки химических аккумуляторов известны – длительное время заряда, слишком малое соотношение «ёмкость-масса» и т.п. И если для сотовых телефонов и бензиновых автомобилей подобные аккумуляторы вполне пригодны, то создать, например, электромобиль, который был бы экономически эффективнее автомобиля, на химических аккумуляторах невозможно. И сделать тут ничего нельзя – ёмкость и скорость зарядки определяется механизмом протекающих химических реакций. Путём различных технологических ухищрений можно улучшить характеристики аккумуляторов на сколько-то процентов. Но не на порядки.

Однако ещё в советские времена высказывалась идея – вместо аккумуляторов для запасания энергии использовать конденсаторы. Информацию об имевшихся разработках конденсаторов для электромобилей см., например, по адресам http://element114.narod.ru/ionix.html или http://element114.narod.ru/vniiaes3.html. Преимущества конденсатора понятны: зарядиться он может практически мгновенно (при подключении к сети достаточной мощности), разрядиться может либо тоже мгновенно (что может быть важно, когда потребуется выброс большой мощности, либо, при правильном подключении нагрузки, за то время, которое нужно, с выделением нужной мощности.  

Единственная техническая проблема, которая при этом возникает. Как известно из физики, ёмкость конденсатора пропорциональна площади его обкладок. И при любых представимых нам размерах обкладок ёмкость получается чрезвычайно маленькая. Кто занимался радиотехникой, знают: в радиоустройствах конденсаторы с ёмкостью, измеряемой микрофарадами (10-6Ф) считаются чуть ли не пределом мощности. А обычная величина ёмкости используемых в радиотехнике различных моделей конденсаторов – в пределах 10-12 – 10-8 Ф.

Однако в уже упоминавшихся экспериментах ещё советских времён выход из положения был найден: в качестве обкладок конденсатора использовать порошкообразные материалы. В результате суммарная площадь частиц порошка становится аналогична площади обкладки, и соответственно получается конденсатор очень высокой ёмкости, вполне эквивалентной ёмкости химических аккумуляторов.

Так вот, наша идея состоит в следующем. Вместо обычного угольного порошка использовать нанопорошок. То есть такой порошок, частицы которого имеют размер порядка нескольких нанометров. Если в порошках, используемых в описываемых экспериментах, размер частиц был, условно говоря, порядка микрона – то при переходе к нанопорошку размер частиц уменьшается как минимум в 100 раз, соответственно, площадь их поверхности и ёмкость конденсатора – в 10 тысяч раз! То есть в несколько тысяч привычных нам химических аккумуляторов. При том, что в конденсаторах такого типа соотношение «ёмкость-масса» по определению выше, чем у аккумуляторов.

Ну что, господа Чубайс с Ковальчуком, гоните деньги на эту разработку. Если не дадите – значит, вы воры и враги прогресса».

Ну и как вы думаете, каков результат?

В России, естественно, внедрять это никто и не думал (хотя живы изобретатели, которые еще в СССР этим занимались, и они ничего не имеют против, чтобы эти разработки продолжать). Но вот, как недавно узнаю, эти мои предложения сегодня с успехом реализуются в США. Вот, смотрите сами:

http://ria.ru/science/20120315/596407921.html

«Американские физики разработали оригинальный и дешевый способ получения графена с помощью лазера DVD-привода и использовали полученную сверхгибкую пленку из «нобелевского углерода» для создания ионистора - гибрида конденсатора сверхвысокой емкости и аккумулятора.

Группа ученых под руководством Ричарда Канера (Richard Kaner) из университета штата Калифорния в городе Лос-Анджелес (США) опубликовала новый «рецепт» изготовления графена и предварительные выводы по его электрическим и механическим свойствам в статье в журнале Science.

Графен представляет собой одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. За создание графена, обладающего уникальными физико-химическими свойствами, работающие в Великобритании выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию 2010 года по физике.

Как отмечают Канер и его коллеги, с момента открытия графена физики изобрели множество новых методов его получения. Большинство из них требует особых условий среды или специализированных компонентов. В январе 2012 года корейские ученые изобрели более дешевую методику получения графена с помощью микропленок из никеля при комнатной температуре и на практически любой поверхности.

Авторы статьи в Science максимально упростили процесс изготовления «нобелевского углерода». Они разработали остроумную методику, позволяющую получать графен практически в домашних условиях с использованием подручных средств - пишущего DVD-дисковода и компакт-диска.

Ученые покрывали компакт-диск специальным раствором оксида графита, который превращался в тонкую и относительно гибкую пленку после высыхания. После этого они вставляли DVD-диск в дисковод и обрабатывали его с помощью программ записи, поддерживающих технологию нанесения рисунков LightScribe.

Два в одном

В результате графит внутри пленки превращается в одиночные слои графена, хорошо отделенные друг от друга. Канер и его коллеги назвали свое изобретение «лазерно-гравированным графеном» (LSG, laser-scribed graphene) в честь технологии, давшей ему жизнь.

Этот материал обладает удивительной гибкостью и сверхвысокой электрической емкостью, что делает его пригодным для изготовления ионисторов - источников электропитания, соединяющих преимущества обычных батарей и конденсаторов и лишенных их недостатков.

Ученые собрали экспериментальный гибкий ионистор и проверили его в деле. По словам исследователей, тысяча сгибаний и разгибаний не снизили емкости устройства, которая приближается к теоретическому максимуму для «суперконденсаторов» на базе графена. Кроме того, даже 10 тысяч циклов зарядки и разрядки снизили емкость ионистора всего на 3,5%. За четыре месяца непрерывных тестов производительность и свойства устройства не изменились.

Как полагают исследователи, изобретение может быть использовано в качестве источника питания для гибких дисплеев и других тонких и миниатюрных электронных приборов. Относительная простота конструкции и дешевизна LSG-графена позволяет изготовлять такие батареи уже сейчас».

  


Tags: атеизм, модернизация, наука
Subscribe

Buy for 100 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments