Wissenschaftler aus Japan haben eine innovative Technik zur Herstellung flexibler thermoelektrischer Generatoren auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren entwickelt, die tragbare Geräte mit Strom versorgen.
Thermogeneratoren vom Stofftyp
Merkmale der Technologie
Dank der Entwicklung tragbarer Elektronik ist die Aufgabe von Die zuverlässige Stromversorgung drahtloser Sensoren und Geräte ist dringend erforderlich geworden. Eine vielversprechende Lösung könnten thermoelektrische Generatoren sein, die Wärme in Strom umwandeln. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Masakazu Nakamura am Nara Institute of Science and Technology entwickelt flexible gewebeartige Thermogeneratoren auf Basis von in Textilien eingenähten Kohlenstoffnanoröhren (CNTs).
Vorteile von CNTs und ihrer Dispersionsmethode
CNTs haben eine Reihe von Eigenschaften, die sie ausmachen Sie sind für thermoelektrische Anwendungen attraktiv: Flexibilität, hohe mechanische Festigkeit, Fähigkeit, bei Temperaturunterschieden Spannung zu erzeugen. Allerdings schränkt ihre hohe Wärmeleitfähigkeit ihre Effizienz ein. Um die Wärmeübertragung zu reduzieren, dispergierten die Wissenschaftler CNTs in einer Lösung mit Glycerin und dem Tensid Polyoxyethylen (50)-Stearylether. Glycerin sorgte aufgrund seiner Viskosität für eine gleichmäßige Verteilung der Nanoröhren und das Tensid verhinderte deren Ansammlung und Wärmeübertragung zwischen den Bündeln.
Technologischer Prozess zur Herstellung von Fäden
Die resultierende Dispersion wurde verwendet, um Fäden zu formen Nassspinnverfahren. Dank der neuen Technologie war es in nur drei Stunden und unter Verwendung sicherer chemischer Komponenten möglich, ein Garn mit präzise ausgerichteten Bündeln von CNTs mit einem Durchmesser von 8 nm herzustellen, die durch eine Tensidschicht getrennt waren. Die Ausrichtung erhöht sowohl die elektrische als auch die thermische Leitfähigkeit, aber das Vorhandensein eines Tensids zwischen den Bündeln ermöglichte eine Begrenzung der Wärmeübertragung. Somit ist der vorgeschlagene Ansatz vielversprechend für die Verbesserung der thermoelektrischen Eigenschaften von Materialien, die auf CNTs verschiedener Formen basieren – von Fäden über Filme bis hin zu volumetrischen Strukturen.
Glossar
- Masakazu Nakamura ist Forschungsteamleiter am Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Japan.
- Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) – zylindrische Strukturen, die aus einer oder mehreren zu einer Röhre gerollten hexagonalen Graphitebenen bestehen und eine hohe mechanische Festigkeit sowie elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen .
- Tensid (Tensid) – eine Substanz, deren Moleküle aus polaren (hydrophilen) und unpolaren (hydrophoben) Teilen bestehen, wodurch sie adsorbiert werden können an Grenzflächen und reduzieren die Oberflächenspannung.
Referenzen
- ACS Applied Nano Materials Journal Article
- Informationsquelle – Nara Institute of Science and Technology
Antworten auf Fragen
Was sind thermoelektrische Generatoren und wofür sind sie gedacht?
Warum eignen sich Kohlenstoff-Nanoröhrchen für die Herstellung thermoelektrischer Generatoren?
Welche Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Dispersionsmethode wurde in der Studie entwickelt?
Welche Vorteile bietet die Verwendung von Glycerin und Tensiden beim Dispergieren von BNT?
Warum ist die vorgeschlagene Methode vielversprechend für die Verbesserung der thermoelektrischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren?
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Diskussion über das Thema – Revolutionärer Stoff wandelt Körperwärme in Energie für Smartphones um
Japanische Wissenschaftler haben ein innovatives Gewebe entwickelt, das die Wärme des menschlichen Körpers in Elektrizität umwandeln kann, um tragbare Geräte und Sensoren mit Strom zu versorgen. Diese Entdeckung könnte ein Durchbruch auf dem Gebiet der intelligenten Kleidung und des Internets der Dinge sein.
Letzte Kommentare
8 Kommentare
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Luisa
Hey, haben Sie schon von den neuen flexiblen Thermogeneratoren auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren gehört? 😲 Sie könnten eine Revolution für tragbare Geräte und das Internet der Dinge sein! Kein Aufladen Ihrer Batterien mehr!
Matteo
Ja, ich habe von dieser Studie gelesen. Durch den Einsatz von Glycerin und Tensiden konnte eine ideale Dispersion von Nanoröhren im Stoff erzeugt werden. 🧵 Eine sehr elegante Lösung, um flexibles und effizientes thermoelektrisches Gewebe zu erhalten.
Gertrude
Brr, warum brauchen wir mehr von diesen nutzlosen „intelligenten“ Dingern? 😒 Zu meiner Zeit haben wir auf all diese Modeerscheinungen verzichtet. Ein neues Spielzeug, das in einem Jahr auf der Mülldeponie landet!
Jakub
Sei nicht so skeptisch, Gertrude! 🙃 Diese Technologie kann in den unterschiedlichsten Bereichen nützlich sein – von der Medizin bis zum Sport. Stellen Sie sich Kleidung vor, die sich mithilfe Ihrer Körperwärme auflädt!
Sofia
Genau! 💡 Mit solchen Stoffen lassen sich auch energieeffiziente Gebäude und Bauwerke erstellen. Sie wandeln Wärme in Strom um, um Beleuchtung, Belüftung und andere Bedürfnisse zu versorgen.
Matteo
Ich sehe in meiner Fantasie bereits ganze „intelligente“ Städte, völlig autonom und umweltfreundlich! 🌆 Ist das nicht toll?
Luisa
Oh, und wissen Sie, ich habe kürzlich einen Artikel darüber gelesen, wie eine ähnliche Technologie zur Herstellung medizinischer Implantate verwendet wird, die durch Körperwärme betrieben werden! 💊 Dies löst das Problem des Batteriewechsels im Körper.
Jakub
Wow, mein Respekt vor Wissenschaftlern ist jetzt noch größer geworden! 🤩 Sie arbeiten an Lösungen, die das Leben der Menschen zum Besseren verändern können. Diese Innovation ist wirklich vielversprechend.