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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Геймерские OLED-телевизоры от LG 07.09.2019 Последние годы геймеры стали одним из мощнейших двигателей электронной промышленности. Так, например, пока рынок персональных компьютеров и ноутбуков регулярно сокращается, игровые их варианты, напротив, разлетаются как горячие пирожки. Неудивительно, что многие производители теперь задаются вопросом: "Что бы ещё такое выпустить специально для геймеров?". Пока одни штампуют игровые смартфоны, корейская компания LG решила проявить оригинальность и представила специальные геймерские телевизоры. Линейка OLED-моделей (model 65/55E9 и model 77/65/55C9) получила поддержку технологии Nvidia G-Sync. То есть, если подключить к таким телевизорам персональный компьютер с видеокартой Nvidia, вы получите автоматическую синхронизацию частоты обновления графического ускорителя и экрана. Новая игровая линейка включает модели диагональю от 55 до 77 дюймов. Все они имеют разрешение 4К и очень приятную для игр максимальную кадровую частоту 120 Гц. Лаг для 1440p-контента составляет 6 миллисекунд, а для 4К-видео - 13 миллисекунд, что является наилучшим показателем среди всех телевизоров марки.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025