|
اداره جامعه با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیرامکان‌پذیر نیست، مگر اینکه روشی
برای ذخیره انرژی تولیدشده با استفاده از نیروی باد، انرژی خورشیدی یا روش‌های دیگر
در مقیاس وسیع وجود داشته باشد تا زمانی که نیاز به انرژی بیش از میزان تولید آن
باشد (مثلاً در طول شب یا زمانی که باد نمی‌وزد)، این اضافه نیاز تأمین شود.
جدا از باتری‌ها و پیل‌های سوختی، روش‌های مکانیکی نیز برای ذخیره انرژی وجود دارند
که می‌توانند نقش مهمی در این زمینه داشته باشند (همچون هیدروالکتریسیته پمپ‌شده و
هوای فشرده در زیر زمین).
اهمیت ذخیره انرژی و تولید انرژی در مقیاس نانو به یک میزان است. برای ابزارهای
کوچکی همچون ابزارهای میکرو و نانوالکترومکانیکی (MEMS و NEMS) وجود منابع انرژی
خودمختار و مستقل کاملاً ضروری است. در زمینه ژنراتورهای برق نانومقیاس پیشرفت‌های
زیادی صورت گرفته است.
حال گروهی از محققان چینی گزارش کرده‌اند که نانولوله‌های کربنی چگالی انرژی و
چگالی توان بسیار بالایی دارند که این ماده را به گزینه مناسبی برای ذخیره انرژی
مکانیکی تبدیل می‌سازند.
این گروه از محققان به رهبری پروفسور فِی وِی، استاد مهندسی شیمی دانشگاه Tsinghua
در پکن یک مدل ساختاری برای ذخیره انرژی مکانیکی برای نانوابزارها ارائه کرده و
روشی برای تعیین مشخصات و دستکاری نانولوله‌های کربنی ابداع نموده‌اند.
«وی» می‌گوید: «تا جایی که می‌دانیم نانولوله کربنی قوی‌ترین ماده‌ای است که تاکنون
کشف شده است و به شکل تئوی استحکام، مدول یانگ و انبساط کششی بسیار بالایی دارد.
روشن است که چنین ماده‌ای می‌تواند قابلیت‌های بالایی در ذخیره انرژی مکانیکی داشته
باشد که این کار هم می‌تواند به‌صورت تغییر شکل در مواد کامپوزیتی، و هم به شکل کشش
یا فشرده‌سازی لوله خالص صورت پذیرد. با این حال ویژگی‌های مکانیکی که در تئوری
برای نانولوله‌ها فرض می‌شود، تاکنون هرگز درباره نانولوله‌های بسیار دراز گزارش
نشده است. دلیل اصلی این امر وجود نقص در ساختار لوله‌های تولید شده است».
حال این محققان نانولوله‌هایی به طول ۱۰ سانتی‌متر تولید کرده‌اند که هیچ نوع نقص
ساختاری قابل تشخیصی ندارند. این نانولوله‌ها ویژگی‌های بسیار جالبی از خود نشان می‌دهند:
شکست کششی تا ۵/۱۷ درصد، استحکام کششی تا ۲۰۰ گیگاپاسکال و مدول یانگ تا .۱/۳۴ TPa آنها می‌توانند بدون آنکه دچار شکست ساختاری گردند، به‌صورت متناوب تا ۱۸۰ میلیون
بار کشیده شده و رها شوند.
«وی» می‌گوید: «عملکرد مکانیکی فوق‌العاده این نانولوله‌ها آنها را به مواد بسیار
مناسبی برای ذخیره انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. چگالی انرژی این مواد تا ۱۱۲۵ وات
ساعت بر کیلوگرم و چگالی توان آنها تا ۱۴۴ مگاوات بر کیلوگرم می‌رسد».
جزئیات این کار در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
|
