2021年6月8日
麻省理工学院工程师已经发现了一种使用微小的碳颗粒产生电力的新方法，即只需与围绕它们的液体相互作用即可产生电流。欧洲杯猜球平台
研究人员说，液体（一种有机溶剂）从颗粒中汲取电子，产生可用于推动化学反应或电力微型或纳米级机器人的电流。欧洲杯猜球平台
“这种机制是新的，这种机制产生能量的方式是完全新的，”Michael Strano说，碳P. Dubbs Mit化学工程教授。“这项技术是有趣的，因为你所要做的就是通过这些颗粒的床来流动溶剂。这允许您进行电化学，但没有电线。”欧洲杯猜球平台
在描述这种现象的新研究中，研究人员表明，它们可以使用该电流驱动称为醇氧化的反应 - 一种在化学工业中重要的有机化学反应。
斯特拉诺是本文的高级作者，今天出现在自然通信。该研究的牵头作者是麻省理工学院研究生Albert天乡刘和前麻省理工学院研究员Yuichiro Kunai。其他提交人包括前研究生Anton Cottrill，Postdocs Amir Kaplan和Hyunah Kim，Ge Zhang研究生学生，最近的麻省理工学院毕业生Rafid Mollah和Yannick Eymon。
独特的财产
这项新发现源于斯特拉诺对碳纳米管的研究。碳纳米管是由碳原子晶格构成的空心管，具有独特的电学性质。2010年，斯特拉诺首次证明了碳纳米管可以生成“热电波。”当碳纳米管涂有燃料层时，热量的移动脉冲或热电波，沿管道行进，产生电流。
这使得斯特拉诺和他的学生揭开了碳纳米管的相关特征。他们发现，当纳米管的一部分涂覆有一个特氟隆的聚合物时，它产生不对称性，这使得电子可以从涂覆到管的未涂覆部分中流动，产生电流。这些电子可以通过将颗粒浸没在令人寒冷的电子的溶剂中来抽出。欧洲杯猜球平台
为了利用这种特殊能力，研究人员通过将碳纳米管研磨并将它们形成为纸状材料而产生电力产生的颗粒。欧洲杯猜球平台每张纸的一侧涂有Teflon样聚合物，然后研究人员切出小颗粒，其可以是任何形状或尺寸。欧洲杯猜球平台对于这项研究，它们使250微米250微米的颗粒制成25欧洲杯猜球平台0微米。
当这些颗粒浸没在有机溶剂欧洲杯猜球平台如乙腈中时，溶剂粘附到颗粒的未涂覆的表面上并开始将电子拉出。
“溶剂采用电子，并且系统试图通过移动电子进行平衡，”斯特拉诺说。“里面没有复杂的电池化学。它只是一个粒子，你把它放入溶剂中，它开始产生电场。”
粒子力量
目前的颗粒版本可以产生约0.7伏的每种粒子。欧洲杯猜球平台在这项研究中，研究人员还表明它们可以在小试管中形成数百颗粒阵列。欧洲杯猜球平台这“包装床”反应器产生足够的能量以供电称为醇氧化的化学反应，其中醇被转化为醛或酮。通常，不使用电化学进行该反应，因为它需要过多的外部电流。
“因为包装床反应器紧凑，它在应用方面具有比大型电化学反应堆更具灵活性，”张说。“颗粒可以非欧洲杯猜球平台常小，并且它们不需要任何外线以驱动电化学反应。”
在未来的工作中，斯特拉诺希望使用这种能源，仅使用二氧化碳作为原料来构建聚合物。在一个相关的项目中，他已经创造了可以使用二氧化碳作为建筑材料再生自己的聚合物，在由太阳能提供动力的过程中。这项工作受到碳固定的启发，植物用来从阳光下使用能量来制造植物的化学反应集。
在长期内，这种方法也可以用于提供微型或纳米级机器人。Strano的实验室已经开始在这种规模的机器人上建立机器人，这可能将有一天用作诊断或环境传感器。他说，能够从环境中淘汰能源来动力这些机器人的想法是吸引人的。
“这意味着您不必将储存储存放在船上”他说。“我们对此机制的看法是您可以至少部分地从环境中取得能量。”
该研究由美国能源部和SEC SETION倡议提供资金。
来源：https://web.mit.edu/