科研人员发现碳纳米管可实现热能机械能互转-钕铁硼网

科研人员发现碳纳米管可实现热能机械能互转

发表时间：2010-02-23 文章来源：

比头发丝的万分之一还细的一根碳纳米管，也能成为纳米器件的供能单元。近日，上海大学研究人员在国际上首次发现，碳纳米管在一定条件下可实现热能与机械能相互转化，这项成果有望令纳米 “能量转换器”成为可能。
　　碳纳米管，简单来说就是将网状分布的碳原子卷成一个无缝管子。自发现以来，它凭借强度大的特性，用于构造多种纳米机械器件，如纳米秤、纳米信号发射器等，但均被用于结构单元或耗能单元。碳纳米管能不能将外部能源转化为机械能做功，还有啥未知特性等待开掘，成为学界关注焦点。
　　突破要从“多米诺”说起。上海大学应用数学和力学研究所张田忠教授通过分子动力学模拟，发现直径大于3.5纳米的单壁碳纳米管一端被压扁后，塌陷部分会沿纵向扩展至整个碳纳米管。研究人员从这个现象中看到了能量的变化轨迹：纳米管逐渐变扁的过程中，储藏在其中的势能部分转化为动能。
　　这个“冲力”有多大？测算表明，碳纳米管中的多米诺波速可达1.1km/s。对此，张教授打了个比方：如果以此为基础造出一把“纳米枪”，子弹出膛就是这个速度，可别小看它，这可是AK—47冲锋枪出口速度的1.5倍。据了解，相关论文在国际权威刊物《物理评论快报》发表后，即被国际顶级刊物《自然》选作研究亮点进行报道。
　　然而，探索并未停止。供能单元有两个必备条件：其一，有能量转换；其二，能量转换能反复发生。为此，研究人员开始寻找能让扁了的碳纳米管恢复 “圆柱状”的条件。实验结果表明，加热正是他们需要的答案——加温至100摄氏度这个临界温度以上，吸收了热能的扁管子能重新鼓起来，而一旦降到100摄氏度以下，管子又扁了。这一新特点的发现无疑在碳纳米管上找到了热能、机械能不断相互转换的桥梁。
　　“如果能控制好热环境，碳纳米管的能量转换甚至可能‘永动’。”张田忠展望这一研究的应用前景时说。