Фулереновые мячики в энергетике

08.02.2015

В 1985 году химики впервые синтезировали футбольный мяч. Он состоял из 60 атомов углерода, соединенных в объемную геометрическую фигуру, образованную правильными пяти- и шестиугольниками. Эту молекулу назвали фуллереном, и вот уже тридцать лет ее пристально изучают в лабораториях.

Химики научились делать самые виртуозные трюки с углеродным мячиком - закреплять на его поверхности различные молекулы, помещать внутрь него атомы металлов, даже показали, что на основе фуллерена можно сделать солнечные батареи. В каждой научной статье, посвященной фуллерену, ученые заявляли, что его можно использовать в самых разнообразных областях, но до реального применения дело так и не доходило. Фуллерен оставался занятной игрушкой в руках исследователей. Однако сейчас появился реальный шанс для молекулярного мячика оказаться полезным человечеству.

Шведские исследователи из Технического университета Чалмерса доказали, что с помощью фуллерена можно повысить стойкость изоляции, которая применяется для изготовления высоковольтных кабелей. Пока не наступила эра беспроводного электричества, самым надежным способом передачи энергии на расстояния остается обычный кабель. От различных электростанций к потребителям тянутся километры линий электропередач. Для питания большинства бытовых устройств используется переменное напряжение в 220 вольт. В промышленном оборудовании часто применяется напряжение 380 вольт. И хотя и то, и другое напряжение опасно и может быть даже смертельно, оно относится к классу низковольтного.

Дело в том, что для передачи энергии на большие расстояния требуются высокие напряжения - сотни тысяч вольт. Например, для передачи электроэнергии от электростанций Сибири к промышленным предприятиям на Урале в 80-х годах прошлого века была построена линия электропередач ультравысокого напряжения - до 1,1 миллиона вольт. Высокое напряжение приходиться использовать, чтобы уменьшить потери при передаче электричества по проводам: чем выше напряжение, тем меньше потери энергии по пути от электростанции до потребителя.

Существуют воздушные линии электропередач - это неизолированные провода, висящие на столбах и мачтах. Там, где их использовать невозможно, прокладывают кабельные линии. Кабель можно проложить под землей или под водой. В кабеле металлический провод, по которому проходит ток, окружен слоем изолятора - непроводящего материала. Для производства высоковольтных кабелей применяют изоляцию из полиэтилена, того самого полимера, из которого сделаны обычные упаковочные пакеты. Но изоляционные возможности полиэтилена не безграничны: если превысить определенный предел, то произойдет пробой и кабельная линия целиком выйдет из строя. А замена кабеля, проложенного под землей или под водой - дело хлопотное.

Так при чем же тут углеродные футбольные мячики? Оказалось, что если в полиэтилен добавить молекулы фуллерена, то его изоляционные качества возрастают. Кабель с модифицированной фуллереном изоляцией выдерживает более высокое напряжение, чем обычный - на 26% выше. А это означает, что по нему можно передать на 26% больше энергии. Чтобы добиться такого эффекта, шведские химики создали изоляционный материал, в котором на один килограмм полиэтилена приходится один грамм фуллерена.

У фуллерена весьма своеобразные электронные свойства. Он может захватывать высокоэнергетические электроны, которые разрушают изоляционные свойства полиэтилена. Фуллерен принимает на себя такие электроны, спасая полимер от возможного пробоя. Пусть это открытие не из тех, что совершают переворот в энергетике, но в промышленности увеличение эффективности на каждый процент позволяет сэкономить тонны материалов и мегаватты мощности.

<< Назад: Монитор с вогнутым экраном Samsung S34E790CN 09.02.2015

>> Вперед: Жизнь без паролей 08.02.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Контейнеры под чехлом 07.01.2010 Грузовые контейнеры, расставленные на палубе судна-контейнеровоза, создают сопротивление воздуха, на преодоление которого тратится лишнее горючее. В спокойную погоду это лишь несколько процентов от общего расхода горючего, но в шторм расход может возрасти на 60%. Инженеры Технического университета в Гамбурге (Германия), проделав эксперименты с моделями контейнеровозов в аэродинамической трубе, предлагают покрывать палубу обтекаемым чехлом. Правда, скептики напоминают, что устанавливать разборные обтекатели на судах пробовали лет пятнадцать назад, но оказалось, что слишком много времени и труда уходит на их монтаж и демонтаж.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026