Name: Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans létude des ondes thermoélectrique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Découvrez la synthèse de composites hybrides de nanotubes de carbone multi-parois et de carburants chimiques par imprégnation humide pour la génération d'énergie électrique via les ondes thermoélectriques.

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Ce travail a été soutenu par le Programme de recherche en sciences de base par la National Research Foundation de Corée (NRF), financé par le ministère de l&#39;Éducation, de la Science et de la Technologie (NRF-2013R1A1A1010575), et par programme Nano R &amp; D à travers la science Corée et Fondation génie financé par le Ministère de l&#39;éducation, de la science et de la technologie (NRF-2012M3A7B4049863).

1. Synthèse de alignés verticalement multi-parois des nanotubes de carbone (VAMWCNTs) <ol><li> Préparation de la plaque et le dépôt de couches de catalyseur <ol><li> Préparer un de type n (100) tranche de Si. </li><li> Déposer une 250 nm d&#39;épaisseur couche de SiO 2 sur la tranche de silicium par oxydation thermique ou d&#39;autres méthodes telles que la pulvérisation. Injecter 200 sccm d&#39;O 2 pendant 3 heures 20 min à 1000 ° C dans un four horizontal. </li><li> Utilisation masse de Al 2 O 3 (99,9%) sous forme d&#39;un multi-pulvérisation (puissance RF: 1000 W) et la source de déposer une 10 nm d&#39;épaisseur Al 2 O 3 (99,9%) de couche sur la couche de SiO 2. Utiliser une lente vitesse de dépôt de 10 nm / min avec une pression de dépôt de 2 × 10 -2 mbar. </li><li> Utilisation vrac Fe (99,9%) sous forme d&#39;une source en utilisant un évaporateur à faisceau d&#39;électrons, et déposer une couche de Fe 1 nm d&#39;épaisseur sur la couche d&#39;Al 2 O 3. Utiliser une lente vitesse de dépôt de ~ 0,1 nm / s avec une pression de dépôt de 5 × 10 -6 Torr. </li&gt; <li> Couper le Fe / Al 2 O 3 / SiO 2 / Si plaquette à une taille de 28 mm x 15 mm l&#39;aide d&#39;un traceur de diamant. Remarque: En fonction de la taille de la matrice souhaitable VAMWCNT, la taille du Fe / Al 2 O 3 / SiO 2 / Si plaquette peut être modifiée. </li></ol></li><li> Synthèse de tableau MWCNT par TCVD et la préparation des forêts MWCNT autonome. <ol><li> Placez le Fe / Al 2 O 3 / SiO 2 / Si plaquette centrale dans une nacelle en quartz qui a des dimensions de 120 mm x 30 mm. </li><li> Placer la nacelle de quartz à l&#39;intérieur du tube de quartz de 2 pouces de la configuration TCVD (figure 1A). </li><li> Injecter 900 sccm de gaz Ar pendant 10 minutes dans les conditions ambiantes pour éliminer l&#39;air et remplir le tube de quartz de 2 pouces avec Ar. </li><li> Injecter 600 sccm de gaz Ar et 400 sccm de gaz H 2 tout en augmentant la température dans le four de 25 ° C à 750 ° C en 30 min. </li><li> Injecter 100 sccm de gaz Ar et 400 sccm de H 2 gas à 750 ° C pendant 10 min pour formuler des nanoparticules de Fe en tant que racines de MWCNT. </li><li> Injecter 100 sccm de gaz Ar, 368 sccm de gaz H 2, et 147 sccm d&#39;éthylène (C 2 H 4) de gaz à 750 ° C pendant 280 min. Simultanément, appliquer chauffage par effet Joule à l&#39;entrée du tube de quartz par filament de tungstène (tension: 0,8 V, courant: 15 A) pour favoriser la décomposition de C 2 H 4 gaz à agir comme une source de carbone. Ces sources de carbone sont attachés aux nanoparticules Fe sur des tranches de silicium et transformés en NTC. </li><li> Arrêtez l&#39;injection de gaz et H 2 C 2 H 4 gaz, et éteignez le four. Pendant cette procédure, injecter en continu 100 sccm de gaz Ar jusqu&#39;à ce que la température de la plaquette tombe en dessous de 60 ° C. </li><li> Sortez MWCNTs sur la plaquette. Séparez délicatement le tableau MWCNT de la plaquette pour obtenir autonome forêts MWCNT (longueur: 3-6 mm) (figure 1B). </li></ol></li></ol><ol><li> Préparation des combustibles chimiques <ol><li> Préparer un acide picrique (2,4,6-trinitro phénol) solution et l&#39;azoture de sodium (NaN3). <ol><li> Evaporer la solution d&#39;acide picrique pour obtenir une poudre d&#39;acide picrique (1 atm, 25 ° C, pendant 24 h). Mesurer 6 g de la poudre d&#39;acide picrique et le dissoudre dans 100 ml d&#39;acétonitrile (262 mm). </li><li> Mesure 6 g de la poudre de l&#39;azoture de sodium et le dissoudre dans 100 ml d&#39;eau désionisée (DI) de l&#39;eau (923 mM). </li></ol></li></ol></li><li> Synthèse et caractérisation de composites hybrides par imprégnation humide <ol><li> Mesurer la masse d&#39;une forêt MWCNT individu avec une microbalance et de confirmer les structures alignées de la forêt MWCNT par SEM (figure 4A). Utilisation d&#39;une tension de 15 kV et un grossissement de 1,200X. Vérifiez si la structure est alignée maintenue à travers toute la forêt MWCNT. </li><li> Ajouter 25 ul de solution d&#39;acide picrique 262 mM sur top de la forêt MWCNT pour permettre au carburant de pénétrer dans les pores de la forêt. Laisser l&#39;échantillon est de 30 min à rétrécir l&#39;ensemble de films, et permettent à l&#39;acide picrique de pénétrer complètement dans les pores jusqu&#39;à ce que tout l&#39;acétonitrile est évaporé à partir de la forêt (figure 1C). Remarque: Selon le rapport cible entre le combustible chimique et MWCNT tableau, modifier la concentration et la quantité de la solution d&#39;acide picrique. </li><li> Immerger forêts MWCNT d&#39;acide picrique dans revêtu 25 ul de solution de l&#39;azide de sodium 923 mM pour former le phénolate de sodium de 2,4,6-trinitro et de l&#39;azide d&#39;hydrogène (couche de combustible) par imprégnation humide. Laisser l&#39;échantillon pendant 30 min jusqu&#39;à ce que tous les solvants se évaporent. Remarque: Selon le rapport cible entre le combustible chimique et MWCNT tableau, vous pouvez modifier la concentration et de la quantité de la solution de l&#39;azoture de sodium. </li><li> Mesurer la masse d&#39;un composite hybride individuelle de carburant et MWCNTs avec une microbalance, et de comparer la masse finale pour calculer le ratio de masse dela couche de combustible et MWCNT. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq1.jpg" /> où M h M et m sont la masse du composite hybride individuel et le film MWCNT individuel, respectivement. </li><li> Confirment les structures alignées du composite hybride de combustible et MWCNT par MEB (figure 5A). Selon les instructions du fabricant, pour abaisser la pression aux conditions de fonctionnement, et augmenter jusqu&#39;à ce que le grossissement de l&#39;agrégation carburant chimique est clairement observé dans la forêt MWCNT alignés. Vérifiez la forme d&#39;agrégation de carburant sur MWCNTs. </li></ol></li></ol> 3. Fabrication de Thermopower Wave Generator (Figure 2) <ol><li> Attacher des rubans de cuivre sur les deux extrémités d&#39;une lame de verre pour agir comme électrodes pour la connexion avec un oscilloscope, qui mesure la sortie de tension continue à partir de l&#39;onde thermoélectrique. </li><li> Raccorder les bandes de cuivre à chaque extrémité du composite hybride par l&#39;intermédiaire d&#39;un pas d&#39;argentte gouttelettes. Laisser l&#39;échantillon jusqu&#39;à ce que la pâte d&#39;argent devient difficile et la connexion est fixé. </li><li> Utilisez un multimètre pour mesurer la résistance électrique du composite hybride. </li></ol> 4. mesure des ondes thermoélectrique (Figure 3) <ol><li> L&#39;intérieur d&#39;une chambre de polycarbonate, fixer le générateur d&#39;ondes de thermoélectrique sur la table optique avec des pinces pour la sécurité. </li><li> Utiliser des pinces crocodiles pour connecter les électrodes de cuivre à l&#39;oscilloscope pour la mesure de la tension de sortie. </li><li> Mettre en place un système de microscopie à grande vitesse [composants: une caméra à grande vitesse (&gt; 5000 images / sec), macro (105 mm / objectif f2.8), et une lampe à LED] pour enregistrer la propagation de combustion du générateur. Placez et allumez la lampe à LED pour l&#39;enregistrement clair avec des images haute résolution devant le générateur d&#39;ondes de thermoélectrique. Réglez la vitesse d&#39;enregistrement de plus de 5000 images / sec. </li><li> Placez un pyromètre optique à une position spécifique pour enregistrer les changements en temps réel de la températuredu composite hybride. </li><li> Appliquer soit irradiation laser ou chauffage par effet Joule pour allumer le combustible chimique dans le composite hybride. <ol><li> Laser Focus (&lt;1,000 mW) à une position spécifique sur le composite hybride. Maintenir le cap pendant quelques secondes jusqu&#39;à ce que la combustion est initiée dans le générateur d&#39;ondes de thermoélectrique. </li><li> Préparer une alimentation haute courant et un fil nickel-chrome. Connectez le fil à une alimentation à courant élevé (conditions d&#39;exploitation: 5 V et 3 A), et de chauffer un fil de nickel. Établissez un contact doux entre le fil de nickel chauffée et de carburant chimique sur le composite hybride jusqu&#39;à combustion est initiée dans le générateur d&#39;ondes de thermoélectrique. </li></ol></li><li> Tournez sur la configuration de mesure, constitué d&#39;un système à grande vitesse microscopie, un oscilloscope et un pyromètre optique, quand une vague de thermoélectrique est lancé par le générateur. <ol><li> Configuration du taux d&#39;images d&#39;enregistrement (5000 images / sec) dans l&#39;appareil photo à haute vitesse. Enregistrement sur déclenchement au début de thermopopropagation des ondes wer. instantanés record en images photographiques à grande vitesse avec le système de microscopie à haute vitesse, et extraire le nombre d&#39;images enregistrées à partir de début à la fin de la propagation des ondes thermoélectrique (#Nombre total de trames). </li><li> Enregistrer le signal de tension du début à la fin de la propagation des ondes thermoélectrique en utilisant l&#39;oscilloscope. Extraire l&#39;impulsion de tension de sortie (V). </li><li> Concentrer le pyromètre optique à la position spécifique sur un composite hybride, qui indique les zones cibles et mesurer les changements dynamiques de la température (° C). </li></ol></li><li> Calculer la vitesse de propagation de la réaction par extraction de la position de front de réaction à des trames individuelles du système de microscopie à haut débit. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq2.jpg" /> où, l h est la longueur totale du composite hybride, n f est le nombre d&#39;images enregistrées à partir de début à la fin de la propagation des ondes thermoélectrique, et n o &lt;/ Sub&gt; est la fréquence d&#39;images d&#39;enregistrement. </li><li> Extraire les données de tension de sortie de l&#39;oscilloscope et calculer la tension de crête maximale et la puissance spécifique de l&#39;impulsion de tension de sortie. Utilisez la résistance électrique qui a été mesuré à l&#39;étape 3. </li><li> Extraire le changement de température en utilisant le pyromètre optique. </li></ol>

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</ol>

Les auteurs ne ont rien à divulguer.

Les protocoles d&#39;expériences d&#39;onde thermoélectrique impliquent étapes critiques qui permettent la propagation des ondes thermiques idéale ainsi que la production d&#39;énergie électrique. En premier lieu, la position spécifique de l&#39;allumage et le transfert de la réaction sont des facteurs importants correspondant à contrôler la conversion d&#39;énergie des vagues thermoélectrique. À une extrémité d&#39;allumage du composite hybride lancé guidé combustion le long des interfaces entre les matériaux d&#39;âme...

Combustibles chimiques ont une densité énergétique très élevé et ont été largement utilisés comme sources d&#39;énergie utiles dans une large gamme d&#39;applications de microsystèmes à macrosystèmes. 1 En particulier, de nombreux chercheurs se sont efforcés d&#39;utiliser des combustibles chimiques comme source d&#39;énergie pour la prochaine génération de micro / nanosystèmes technologies basées sur deux. Toutefois, en raison de la difficulté à intégrer les composants de conversion d&#39;énergie en très petits espaces en micro / nano, il ya des limites fondamentales à la conversion des combustibles chimiques en énergie électrique. Par conséquent, la combustion de combustibles chimiques a été principalement utilisé pour la production d&#39;énergie chimique ou mécanique dans les micro / nano-dispositifs tels que nanothermites ou microactionneurs 1,3. Vagues-une conversion d&#39;énergie thermoélectrique nouvellement développé concept ont attiré une attention considérable en tant que méthode pour convertir l&#39;énergie chimique d&#39;un combustible directement à ène électriqueRGY sans utiliser de composants de conversion. 4,5 ondes thermoélectrique peuvent être générés en utilisant un composite hybride d&#39;un combustible chimique et d&#39;un matériau micro / nanostructurée. 5 Lorsque le combustible chimique à une certaine position dans un composite hybride est allumé, la combustion chimique se produit le long de l&#39;interface entre le combustible et la matière chimique micro / nanostructurée. Simultanément, des changements dynamiques dans potentiels thermiques et chimiques à travers le résultat de matériel micro / nanostructurée de base dans concomitante génération d&#39;énergie électrique induite par transfert de charge sous la forme d&#39;une impulsion de haute tension de sortie. Il a été prouvé que les matériaux micro / nanostructurés diverses comme les nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) 4-6 et ZnO, 7 Bi 2 Te 3, 8 Sb 2 Te 3, 9 et 10 MnO 2 matériaux micro / nanostructurés permettent composites hybrides d&#39;utiliser les ondes thermoélectrique et montrer chimico-thermique-électricienconversion d&#39;énergie cal. Plus précisément, les matériaux de base avec un fort coefficient Seebeck permettent la génération de tensions de sortie élevées uniquement à partir de la combustion propagé. Cependant, d&#39;autres paramètres relatifs à composites identiques, tels que le mélange de combustibles chimiques, le ratio masse de carburant / CORE-matériaux, le processus de fabrication et les conditions d&#39;allumage affectent gravement les propriétés globales de vagues thermoélectrique. Ici, nous montrons comment les procédés de fabrication, la formation d&#39;un combustible chimique alignés, et de ratio masse des matériaux / de base de carburant affectent les performances d&#39;onde thermoélectrique. Sur la base d&#39;une matrice MWCNT fabriqué par dépôt chimique en phase vapeur thermique (TCVD), nous montrons comment un composite hybride d&#39;un combustible chimique et est préparé pour MWCNTs onde de la production d&#39;énergie thermoélectrique. La conception du dispositif expérimental qui permet l&#39;évaluation de la conversion de l&#39;énergie est introduite en même temps que des mesures expérimentales correspondant à des processus tels que propagati de combustionet sur la production d&#39;énergie électrique directe. De plus, nous démontrons que la polarité de distribution-décrit par la tension de sortie de crête dynamique et spécifique détermine fondamentalement la mise sous tension de la conversion d&#39;énergie électrique. Cette étude fournira des stratégies spécifiques pour améliorer la production d&#39;énergie, et vous aidera à comprendre la physique sous-jacentes de vagues thermoélectrique. En outre, le processus de fabrication et expériences décrites ici aideront à étendre les possibilités de recherche sur les ondes thermoélectrique, ainsi que sur la conversion de l&#39;énergie chimique-thermique-électrique.

<table><tbody><tr><td>Plaquette de silicium de type n 4 »</td><td>Unisill</td><td>4 » Si-wafer</td><td></td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>TAEWON</td><td>A-1008</td><td>99,9999 % Pureté</td></tr><tr><td>Fe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>267945</td><td>99,9999 %</td></tr><tr><td>Pureté Ar</td><td>Seoul gaz spéciaux</td><td>Ar(N60)</td><td>99,9999 % Pureté</td></tr><tr><td>C2H4</td><td>Seoul gaz spéciaux</td><td>C2H4</td><td>99.5 % Pureté</td></tr><tr><td>H2</td><td>Seoul gaz spéciaux</td><td>H2(N60)</td><td>99.9999 %</td></tr><tr><td>Pureté Pâte d’argent</td><td>Fujikura</td><td>Kasei D-550</td><td></td></tr><tr><td>Acide picrique</td><td>Sigma Aldrich</td><td>197378</td><td>> 98 % Pureté Azoture de sodium hautement toxique</td></tr><tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>S2002</td><td>> Pureté de 99,5 %</td></tr><tr><td>Acétonitrile</td><td>Sigma Aldrich</td><td>271004</td><td>Pureté de 99,8 %</td></tr><tr><td>Alimentation</td><td>: Mastech</td><td>HY3010</td><td></td></tr><tr><td>TCVD</td><td>Oscilloscope Scientech</td><td>TCVD</td><td></td></tr><tr><td>Tektronix</td><td>DPO2004B</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Système de microscopie à grande vitesse</td><td>Phantom</td><td>V7.3</td><td></td></tr></tbody></table>

préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans l&#39;étude des ondes thermoélectrique

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

Lorsqu&#39;un combustible chimique à une certaine position dans un composite hybride de combustible et un matériau / nanostructurée de micro est allumé, la combustion se produit chimique le long de l&#39;interface entre les matériaux combustibles et le noyau. Simultanément, des changements dynamiques dans potentiels thermiques et chimiques à travers les matériaux micro / nanostructurés entraînent concomitante génération d&#39;énergie électrique induite par transfert de charge sous la forme d&#39;une impulsion de haute tension de sortie. Nous démontrons l&#39;ensemble de la procédure d&#39;une expérience d&#39;onde thermoélectrique, de la synthèse de l&#39;évaluation. Dépôt thermique chimique en phase vapeur et le procédé d&#39;imprégnation par voie humide sont respectivement utilisés pour la synthèse d&#39;une matrice à plusieurs parois de nanotubes de carbone et un composite hybride d&#39;azoture / acide picrique de sodium / nanotubes de carbone multi-parois. Les composites hybrides préparés sont utilisés pour fabriquer un générateur d&#39;onde thermoélectrique avec des électrodes de connexion. La combustion du composite hybride est initiée par chauffage de Joule-laser ou de chauffage, et ee correspondant propagation de combustion, production d&#39;énergie électrique direct et en temps réel les changements de température sont mesurées en utilisant un système à grande vitesse microscopie, un oscilloscope et un pyromètre optique, respectivement. En outre, les stratégies cruciales soient adoptées dans la synthèse du composite hybride et l&#39;initiation de leur combustion qui améliorent le transfert global de l&#39;énergie des vagues de thermoélectrique sont proposés.

Le tableau MWCNT alignés, comme un matériau nanostructuré de base pour les ondes thermoélectrique, a été synthétisé par TCVD, de 11 à 13 comme représenté sur la figure 4A. Le diamètre des MWCNT comme cultivés est de 20 à 30 nm (figure 4B). Le composite hybride alignée des picrique / acide d&#39;azide de sodium / MWCNT est représenté sur la figure 5A. Ce composite a été synthétisé par le procédé d&#39;imprégnation par voie humide, comme décrit 14 da...

Un protocole pour la réalisation d’expériences d’ondes de thermopuissance est présenté. La synthèse de composites hybrides d’un combustible chimique et d’un matériau micro/nanostructuré, la fabrication d’un générateur d’ondes thermoélectriques et les méthodes de mesure des phénomènes physiques correspondants sont décrites.

Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans l&#39;étude des ondes thermoélectrique

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

L'objectif général de cette procédure est de démontrer la génération d'énergie électrique par combustion chimique à partir d'ondes thermoélectriques. Cela est réalisé en premier lieu en préparant des nanomatériaux de base, tels que des nanotubes de carbone à paroi multiple par dépôt chimique en phase vapeur thermique. La deuxième étape consiste en la synthèse du composite hybride constitué des nanomatériaux de base et de combustibles chimiques par la méthode d'imprégnation humide.Ensuite, on fabrique des générateurs d'ondes de puissance thermique composés de matériaux composites hybrides et d'électrodes intégrées. Les électrodes en cuivre sont reliées aux composites hybrides à l’aide d’une pâte d’argent. La dernière étape consiste à mesurer la tension de sortie, la température correspondante et la vitesse de propagation de la réaction provenant des ondes de puissance thermique à l’aide d’un oscilloscope, de paramètres optiques et d’un système microscopique à grande vitesse.En définitive, le protocole des expériences sur les ondes thermoélectriques présente des étapes critiques permettant d'obtenir des ondes thermoélectriques optimisées pour la propagation des ondes thermiques et la génération d'énergie électrique. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que la combustion conventionnelle pour produire de l'énergie électrique, réside dans l'absence de pièces mécaniques telles qu'un compresseur ou une turbine. Cette méthode peut contribuer à répondre à des questions essentielles concernant de nouveaux types de sources d'énergie dans le domaine des échelles micro et nanométrique, comme les applications de poussière intelligente, la robotique micro et nanométrique, ainsi que les actionneurs, car elle génère directement une puissance massique élevée en utilisant des combustibles chimiques à haute densité énergétique.En outre, l'onde de puissance thermique est générée sans pièces mobiles mécaniques, de sorte que le générateur peut être réduit et intégré à l'échelle micro et nanométrique. Premièrement, des couches préalablement préparées d'oxyde de fer et d'aluminium sur du dioxyde de silicium, sur une tranche de silicium dans un creuset en quartz de dimensions 120 millimètres par 30 millimètres, sont placées dans un creuset en quartz inséré à l'intérieur d'un tube en quartz de deux pouces d'un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur thermique. Une fois l'empilement de nanotubes de carbone à parois multiples fabriqué, il est délicatement séparé de la tranche afin d'obtenir des forêts autoportantes de nanotubes de carbone à parois multiples.Pour préparer le carburant chimique, dissoudre six grammes de poudre d'acide piri évaporée à partir d'acide piri dans 100 millilitres d'acétonitrile. Ensuite, dissoudre six grammes d'azoture de sodium dans 100 millilitres d'eau déionisée. Pour synthétiser le composite hybride, mesurer la masse d'une forêt individuelle de nanotubes de carbone multi-parois à l'aide d'une microbalance.Ensuite, confirmez les structures alignées de la forêt de nanotubes de carbone multi-parois par microscopie électronique à balayage. Vérifiez si la structure alignée est maintenue sur l'ensemble de la forêt de nanotubes de carbone multi-parois. Ajoutez ensuite 25 microlitres de la solution d'acide pirique sur la forêt de nanotubes de carbone multi-parois afin de permettre au combustible de pénétrer dans les pores de la forêt.Laisser l'échantillon pendant 30 minutes afin de rétracter le réseau de film et permettre à l'acide piri de pénétrer complètement les pores jusqu'à ce que tout l'acétonitrile se soit évaporé. À ce stade, immerger les forêts de nanotubes de carbone multi-parois revêtues d'acide piri dans 25 microlitres de la solution d'azoture de sodium préparée précédemment pour former, par imprégnation humide, l'oxyde de sodium 2,4,6-trinitro et l'azoture d'hydrogène. Après avoir laissé le solvant s'évaporer de l'échantillon pendant 30 minutes, mesurer la masse d'un composite hybride individuel composé de combustible et de nanotubes de carbone multi-parois à l'aide d'une microbalance.Ensuite, comparez la masse finale afin de calculer le rapport de masse entre la couche de combustible et les nanotubes de carbone multi parois à l’aide de l’équation suivante. Fixez un ruban de cuivre aux deux extrémités d’une lame de verre pour servir d’électrodes permettant la connexion à un oscilloscope, qui mesure la tension continue produite par l’onde thermique de puissance. Ensuite, utilisez une pâte d’argent pour relier le ruban de cuivre aux deux extrémités du composite hybride.Une fois que la pâte d'argent est devenue dure et que la connexion est fixée, utilisez un multimètre pour mesurer la résistance électrique du composite hybride à l'intérieur d'une chambre en polycarbonate. Fixez le générateur d'onde de thermopuissance sur la table optique à l'aide de pinces pour des raisons de sécurité. Ensuite, utilisez des pinces crocodile pour relier les électrodes en cuivre à l'oscilloscope afin de mesurer la tension de sortie.Installez un système de microscopie à grande vitesse pour enregistrer la propagation de la combustion depuis le générateur. Allumez la lampe à LED afin d'obtenir un enregistrement clair avec des images haute résolution placées devant le générateur d'onde de thermopuissance. Réglez ensuite la vitesse d'enregistrement à plus de 5 000 images par seconde.Après avoir préparé une alimentation électrique à forte intensité et un fil de nickel-chrome, reliez le fil à l'alimentation électrique à forte intensité et chauffez-le. Effectuez un contact léger entre le fil de nickel chauffé et le combustible chimique du composite hybride jusqu'à ce qu'une combustion soit amorcée dans le générateur d'onde thermoélectrique. Lorsque l'onde thermoélectrique est lancée par le générateur, réglez la fréquence d'acquisition sur 5 000 images par seconde sur la caméra à grande vitesse.Déclencher l'enregistrement au début de la propagation de l'onde de thermoélectricité. Ensuite, enregistrer des instantanés sous forme d'images photographiques à grande vitesse à l'aide du système de microscopie à grande vitesse, et extraire le nombre d'images enregistrées du début à la fin de la propagation de l'onde de thermoélectricité. À ce stade, enregistrer le signal de tension du début à la fin de la propagation de l'onde de thermoélectricité à l'aide de l'oscilloscope, et extraire l'impulsion de tension de sortie.Enfin, calculez la vitesse de propagation de la réaction en extrayant la position du front réactionnel sur des images individuelles du système de microscopie à grande vitesse et en utilisant l'équation suivante. Le réseau aligné de nanotubes de carbone multi-parois comme matériau nanostructuré de base pour les ondes thermoélectriques est illustré ici. Le diamètre des nanotubes de carbone multi-parois tels que cultivés est de 20 à 30 nanomètres.Le composite hybride aligné à base d'acide piri, d'azoture de sodium et de nanotubes de carbone à paroi multiple est présenté ici. Le mélange d'acide pric et d'azoture de sodium a formé une structure unidimensionnelle qui a amplifié la combustion. Après la fabrication du générateur d'onde de thermopuissance, le système de microscopie à grande vitesse a enregistré la propagation de la combustion.Le double chauffage a déclenché la combustion, qui s'est rapidement transformée en une réaction chimique autorépliquée le long de la direction alignée des nanotubes de carbone multi-parois, tandis qu'une conversion concomitante d'énergie électrique était obtenue à l'aide d'un oscilloscope synchronisé. Le fil de nickel-chrome utilisé pour l'allumage n'était en contact avec le composé combustible qu'au niveau du composite hybride, et aucune perturbation n'était causée par un signal électrique externe. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler de fabriquer et d'aligner les structures hybrides entre les combustibles chimiques et les nanotubes de carbone.Dans nos étapes optimisées, la quantité de carburant doit être 10 fois inférieure à celle des multiples nanotubes de carbone pour les structures allongées présentant une propagation unique d'ondes de combustion après leur développement. Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la génération ou de la récupération d'énergie, leur permettant d'explorer des puissances spécifiques élevées à l'échelle micro et nanométrique à partir de la combustion chimique. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment l'énergie chimique contenue dans les carburants d'un réacteur peut se transformer en énergie thermique et électrique au sein d'ondes thermiques, et comment ces systèmes peuvent être conçus et optimisés afin de contrôler la propagation thermique et la tension produite.N'oubliez pas que manipuler des matériaux inflammables tels que les carburants chimiques peut être extrêmement dangereux, et que des précautions telles qu'une hotte de confinement ou le contrôle de la quantité de produits chimiques libérés doivent toujours être prises lors de l'exécution de la procédure.

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Découvrez la synthèse de composites hybrides de nanotubes de carbone multi-parois et de carburants chimiques par imprégnation humide pour la génération d'énergie électrique via les ondes thermoélectriques.

Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans létude des ondes thermoélectrique (Vidéo) | JoVE Journal

Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans l'étude des ondes thermoélectrique

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