Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Περάστε το αλάτι: Το κοινό καρύκευμα θα μπορούσε να επιτρέψει νέες βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας - νανοδομές πυριτίου

Anonim

Οι χημικοί στο κρατικό πανεπιστήμιο του Όρεγκον έχουν εντοπίσει μια ένωση που θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το κόστος και ενδεχομένως να επιτρέψει τη μαζική εμπορική παραγωγή νανοδομών πυριτίου - υλικά που έχουν τεράστιες δυνατότητες σε όλα, από την ηλεκτρονική μέχρι τη βιοϊατρική και την αποθήκευση ενέργειας.

διαφήμιση


Αυτή η εκπληκτική ένωση ονομάζεται επιτραπέζιο αλάτι.

Το απλό χλωριούχο νάτριο, το οποίο συναντάται συχνότερα σε ένα αναδευτήρα αλατιού, έχει την ικανότητα να λύσει ένα βασικό πρόβλημα στην παραγωγή νανοδομών πυριτίου, οι ερευνητές μόλις ανακοινώθηκαν σε επιστημονικές εκθέσεις, ένα επαγγελματικό περιοδικό.

Με την τήξη και την απορρόφηση της θερμότητας σε μια κρίσιμη στιγμή κατά τη διάρκεια μιας «μαγνησιοθερμικής αντίδρασης», το αλάτι εμποδίζει την κατάρρευση των πολύτιμων νανοδομών που προσπαθούν να δημιουργήσουν οι ερευνητές. Το τετηγμένο άλας μπορεί κατόπιν να ξεπλυθεί με διάλυση του σε νερό και μπορεί να ανακυκλωθεί και να χρησιμοποιηθεί ξανά.

Η ιδέα, εκπληκτική στην απλότητα της, πρέπει να ανοίξει την πόρτα για την ευρύτερη χρήση αυτών των αξιόλογων υλικών που έχουν διεγείρει την επιστημονική έρευνα σε όλο τον κόσμο.

"Αυτό θα μπορούσε να είναι αυτό που χρειάζεται για να ανοίξει μια σημαντική νέα βιομηχανία", δήλωσε ο David Xiulei Ji, βοηθός καθηγητής χημείας στο Κολλέγιο Επιστήμης της OSU. "Υπάρχουν τώρα μέθοδοι για τη δημιουργία νανοδομών πυριτίου, αλλά είναι πολύ δαπανηρές και μπορούν να παράγουν μόνο μικροσκοπικά ποσά.

"Η χρήση του αλατιού ως σαρωτή θερμότητας σε αυτή τη διαδικασία θα επιτρέψει την παραγωγή υψηλής ποιότητας νανοδομών πυριτίου σε μεγάλες ποσότητες με χαμηλό κόστος", ανέφερε. "Αν μπορούμε να πάρουμε το κόστος αρκετά χαμηλή πολλές νέες εφαρμογές μπορεί να προκύψουν."

Το πυρίτιο, το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στο φλοιό της Γης, έχει ήδη δημιουργήσει μια επανάσταση στην ηλεκτρονική. Αλλά οι νανοδομές πυριτίου, οι οποίες είναι σύνθετες δομές πολύ μικρότερες από ένα στίγμα σκόνης, έχουν δυνατότητες που υπερβαίνουν το ίδιο το στοιχείο.

Οι χρήσεις οραματίζονται στη φωτονική, τη βιολογική απεικόνιση, τους αισθητήρες, την παράδοση φαρμάκων, τα θερμοηλεκτρικά υλικά που μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια και την αποθήκευση ενέργειας.

Οι μπαταρίες είναι μία από τις πιο προφανείς και πιθανώς πρώτες εφαρμογές που μπορεί να προκύψουν από αυτόν τον τομέα, δήλωσε ο Τζι. Θα πρέπει να είναι δυνατή με τις νανοδομές πυριτίου να δημιουργήσουν μπαταρίες - για οτιδήποτε από ένα κινητό τηλέφωνο έως ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο - που διαρκούν σχεδόν δύο φορές περισσότερο πριν να χρειαστούν επαναφόρτιση.

Οι υπάρχουσες τεχνολογίες για την κατασκευή νανοδομών πυριτίου είναι δαπανηρές και οι απλούστερες τεχνολογίες στο παρελθόν δεν θα λειτουργούσαν επειδή απαιτούσαν τόσο υψηλές θερμοκρασίες. Η Ji ανέπτυξε μια μεθοδολογία που αναμιγνύει χλωριούχο νάτριο και μαγνήσιο με γη διατόμων, μια φθηνή και άφθονη μορφή πυριτίου.

Όταν η θερμοκρασία έφθασε τους 801 βαθμούς Κελσίου, το άλας λειώθηκε και απορροφήθηκε θερμότητα στη διαδικασία. Αυτή η βασική χημική έννοια - ένα στερεό που λιώνει σε ένα υγρό απορροφά τη θερμότητα - κράτησε τη νανοδομή από την κατάρρευση.

Το χλωριούχο νάτριο δεν μολύνει ούτε επηρεάζει με άλλο τρόπο την αντίδραση, λένε οι ερευνητές. Οι αντιδράσεις κλιμάκωσης όπως αυτό μέχρι τα μεγαλύτερα εμπορικά επίπεδα πρέπει να είναι εφικτές, ανέφεραν.

Η μελέτη δημιούργησε επίσης, για πρώτη φορά με αυτή τη διαδικασία, νανοπορικά σύνθετα υλικά από πυρίτιο και γερμάνιο. Αυτά θα μπορούσαν να έχουν ευρείες εφαρμογές σε ημιαγωγούς, θερμοηλεκτρικά υλικά και συσκευές ηλεκτροχημικής ενέργειας.

Η χρηματοδότηση για την έρευνα παρέχεται από την OSU. Έξι άλλοι ερευνητές από το Τμήμα Χημείας και από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών της OSU συνεργάστηκαν επίσης για το έργο.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Wei Luo, Xingfeng Wang, Colin Meyers, Nick Wannenmacher, Εβδομαδιαίος Sirisaksoontorn, Michael M. Lerner, Xiulei Ji. Αποτελεσματική Παρασκευή Νανοπόρου Si και Si / Ge Ενεργοποιημένη από Θερμοπαγίδα σε Μαγνησιοθερμικές Αντιδράσεις . Επιστημονικές εκθέσεις, 2013; 3 DOI: 10.1038 / srep02222