Name: הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: חקור ייצור אנרגיה חשמלית באמצעות גלי Thermopower בחומרים מרוכבים היברידיים של פחמן רב-קירי ודלק כימי. שיטה זו מאפשרת יצירת מקורות כוח קומפקטיים ליישומי מיקרו וננו.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי תכנית מחקר המדע בסיסי באמצעות קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF), ממומנת על ידי משרד החינוך, המדע והטכנולוגיה (NRF-2013R1A1A1010575), ועל ידי תכנית Nano מו&quot;פ באמצעות מדע קוריאה וקרן הנדסה במימון על ידי משרד חינוך, המדע והטכנולוגיה (NRF-2012M3A7B4049863).

1. סינתזה של אנכי רב חומת פחמן מזדהות (VAMWCNTs) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת הרקיק ותצהיר של שכבות זרז <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מסוג n (100) Si רקיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד SiO 2 שכבה של 250 ננומטר עבה על פרוסות סיליקון Si ידי חמצון תרמי או שיטות חלופיות כגון המקרטעת. להזריק 200 SCCM של O 2 דקות 20 3 שעות ב 1000 מעלות צלזיוס בתנור אופקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש אל תפזורת 2 O 3 (99.9%) כחברה רב-גמגום: מקור (כוח RF 1000 W) ולהפקיד אל 10 ננומטר בעובי 2 O 3 (99.9%) שכבה על שכבת SiO 2. השתמש בשיעור בתצהיר איטי של 10 ננומטר / דקה עם לחץ בתצהיר של 2 × 10 -2 mbar. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתפזורת Fe (99.9%) כמקור על ידי העסקת מאייד E-קרן, ולהפקיד רובד Fe 1 ננומטר בעובי על השכבה אל 2 O 3. השתמש בשיעור בתצהיר איטי של ~ 0.1 nm / sec עם לחץ בתצהיר של 5 × 10 -6 Torr. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את Fe / אל 2 O 3 / SiO 2 / Si הרקיק לגודל מ&quot;מ 28 מ&quot;מ × 15 באמצעות חרט יהלומים. הערה: בהתאם לגודל הרצוי של מערך VAMWCNT, בגודל של Fe / אל 2 O 3 / SiO 2 / Si הרקיק יכול להיות מגוון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה של מערך MWCNT ידי TCVD והכנת יערות MWCNT שעמדו חופשיים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את פרוסות Fe / אל 2 O 3 / SiO 2 / Si המרכזי בסירת קוורץ שיש ממדים של 120 מ&quot;מ × 30 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את סירת קוורץ בתוך שפופרת קוורץ 2 אינץ &#39;של התקנת TCVD (איור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק 900 SCCM של גז Ar במשך 10 דקות בתנאי סביבה כדי להסיר אוויר ולמלא את שפופרת קוורץ 2 אינץ &#39;עם Ar. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק 600 SCCM של גז Ar ו -400 SCCM של H 2 גז תוך הגדלת טמפרטורה בכבשן מ -25 מעלות צלזיוס עד 750 מעלות צלזיוס ב -30 דק &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק גז Ar 100 SCCM ו -400 SCCM של H 2 ga<html> ים ב 750 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות כדי לגבש חלקיקים פה כמו שורשים של MWCNTs. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק גז Ar 100 SCCM, 368 SCCM של H 2 גז, ו147 SCCM של אתילן (C 2 H 4) גז ב 750 מעלות צלזיוס במשך 280 דקות. במקביל, חל חימום ג &#39;אול בכניסה של צינור קוורץ על ידי חוט להט טונגסטן (מתח: 0.8 V, נוכחי: 15) על מנת לקדם את הפירוק של 2 C גז H 4 לפעול כמקור פחמן. מקורות פחמן אלה מחוברים חלקיקים פה על פרוסות Si והפכו לצינוריות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעצור את הזריקה של H 2 גז ו- C 2 H גז 4, ולכבות את התנור. במהלך הליך זה, ברציפות להזריק גז Ar 100 SCCM עד לטמפרטורה של פרוסות סיליקון נופלת מתחת ל -60 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את MWCNTs על פרוסות סיליקון. בעדינות להפריד את מערך MWCNT מהרקיק כדי להשיג חופשי עומד יערות MWCNT (אורך: 3-6 מ&quot;מ) (איור 1). </li></ol></li></ol>&gt; 2. סינתזה של Composite ההיברידי של סרטים כימיים דלק וMWCNT <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת דלקים כימיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן אזיד פתרון ונתרן חומצת picric (2,4,6-trinitro פנול) (NaN 3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות פתרון חומצת picric להשיג אבקת picric חומצה (ATM 1, 25 ° C, למשך 24 שעות). למדוד 6 גרם של אבקת חומצת picric ולפזר בשל אצטוניטריל 100 מיליליטר (262 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדד 6 גרם של האבקה אזיד הנתרן ולהתמוסס במי deionized (DI) (923 מ&quot;מ) 100 מיליליטר. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סינתזה ואפיון של חומרים מרוכבים היברידיים באמצעות הספגה רטובה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המסה של יער MWCNT בודד עם microbalance ולאשר את המבנים מיושרים של יער MWCNT ידי SEM (איור 4 א). השתמש במתח של 15 וולט וגדלה של 1,200X. בדקו אם המבנה מיושר נשמר על פני יער MWCNT כולו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 25 μl של 262 מ&quot;מ פתרון חומצת picric על top של יער MWCNT לאפשר הדלק לחדור את הנקבוביות של היער. השאר את המדגם כהוא למשך 30 דקות כדי לכווץ את מערך סרט, ולאפשר לחומצת picric לחדור באופן מלא את הנקבוביות עד שכל אצטוניטריל התאדה מן היער (איור 1 ג). הערה: בהתאם ליחס בין יעד הדלק הכימי ומערך MWCNT, לשנות את הריכוז וכמות תמיסת חומצת picric. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את יערות MWCNT מצופה חומצת picric ב -25 μl של פתרון אזיד הנתרן 923 מ&quot;מ ליצירת phenoxide 2,4,6-trinitro נתרן ויזיד מימן (שכבת דלק) על ידי הספגה רטובה. השאר את המדגם למשך 30 דקות עד שכל הממסים להתאדות. הערה: בהתאם ליחס בין יעד הדלק הכימי ומערך MWCNT, אתה יכול לשנות את הריכוז וכמות הפתרון אזיד הנתרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המסה של מרוכבים היברידיים בודדים של דלק וMWCNTs עם microbalance, ולהשוות את המסה הסופית כדי לחשב את היחס בין המסה שלשכבת הדלק וMWCNTs. <img alt="משוואת 1" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq1.jpg" /> כאשר h M וm M הם המסה של מרוכבים הפרט היברידיים וסרט MWCNT פרט, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאשר את המבנים מיושרים של המורכב ההיברידי דלק וMWCNTs ידי SEM (איור 5 א). על פי הוראות היצרן, להוריד את הלחץ לתנאי ההפעלה, ולהעלות את ההגדלה עד צבירת הדלק הכימית ברורה הוא ציינה ביער MWCNT מיושר. בדוק את הצורה של צבירת דלק על MWCNTs. </li></ol></li></ol> 3. ייצור של Thermopower Wave Generator (איור 2) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף קלטות נחושת בשני הקצוות של שקופיות זכוכית לפעול כאלקטרודות לחיבור עם אוסצילוסקופ, אשר מודד את תפוקת המתח הישירה מגל thermopower. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את קלטות הנחושת בשני הקצוות של מרוכבים היברידיים באמצעות pas כסףאגל te. השאר את המדגם עד להדביק הכסף הופך להיות קשה והחיבור קבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במודד למדידת ההתנגדות החשמלית של המורכב ההיברידי. </li></ol> 4. מדידה של גלי Thermopower (איור 3) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך חדר פוליקרבונט, לתקן את גנרטור גל thermopower על השולחן האופטי עם מהדק לבטיחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקליפים תנין להתחבר אלקטרודות הנחושת לאוסצילוסקופ למדידת מתח מוצא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקים מערכת במהירות גבוהה מיקרוסקופיה [רכיבים: מצלמה במהירות גבוהה (&gt; 5,000 מסגרות / sec), עדשת מאקרו (105 מ&quot;מ / עדשת f2.8), ומנורת LED] להקליט התפשטות שריפה מגנרטור. מקום וידליק את מנורת LED להקלטה ברורה עם תמונות ברזולוציה גבוהה מול מחולל גל thermopower. קבע את מהירות ההקלטה מעל 5,000 מסגרות / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח pyrometer אופטי בעמדה ספציפית כדי להקליט את השינויים בזמן אמת בטמפרטורהשל המורכב ההיברידי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחיל גם הקרנת לייזר או חימום ג &#39;אול כדי להצית את הדלק הכימי במרוכבים ההיברידית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס לייזר (&lt;1,000 מגה ואט) בעמדה ספציפית במרוכבים ההיברידית. לשמור על הפוקוס לכמה שניות עד שהבעירה היא יזם במחולל גל thermopower. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן אספקת חשמל גבוהה נוכחית וחוט ניקל-כרום. לחבר את החוט לאספקת חשמל גבוהה נוכחית (הפעלת תנאים: 5 V ו -3), ולחמם חוט ניקל. ליצור קשר עדין בין חוט ניקל המחומם והדלק כימי על מרוכבים ההיברידי עד בעירה היא יזם במחולל גל thermopower. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את תוכנית ההתקנה של המדידה, הכולל מערכת במהירות גבוהה מיקרוסקופיה, אוסצילוסקופ, וpyrometer אופטי, כאשר גל thermopower הוא הושק על ידי גנרטור. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת מסגרת שיעור הקלטה (5,000 מסגרות / sec) במצלמה במהירות הגבוהה. הקלטת הדק בתחילת thermopoהתפשטות גלי wer. שיא תמונות בצילומים במהירות גבוהה עם מערכת מיקרוסקופיה במהירות הגבוהה, ולחלץ את מספר המסגרות שנרשמו מתחילתו ועד סופו של התפשטות גל thermopower (#number הכולל של מסגרות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את אות המתח מההתחלה ועד הסוף של התפשטות גל thermopower באמצעות אוסצילוסקופ. חלץ את דופק מתח פלט (V). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתמקד pyrometer האופטי במיקום הספציפי במרוכבים היברידי, המצביע על אזורי היעד, ולמדוד שינויים דינמיים בטמפרטורה (° C). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את המהירות של התפשטות תגובה על ידי חילוץ העמדה הקדמית התגובה במסגרות בודדות במערכת מיקרוסקופיה במהירות הגבוהה. <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq2.jpg" /> שם, h l הוא האורך הכולל של מרוכבים היברידיים, f n היא מספר מסגרות שנרשמו מתחילתו ועד סופו של התפשטות גל thermopower, וn o &lt;/ Sub&gt; הוא במסגרת שיעור ההקלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלץ את נתוני מתח היציאה מאוסצילוסקופ ולחשב את מתח השיא המרבי, כמו גם את הכח הספציפי מדופק מתח המוצא. השתמש בהתנגדות החשמלית שנמדדה בשלב 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלץ את שינוי הטמפרטורה על ידי השימוש בpyrometer האופטי. </li></ol>

<ol><li>Zhou, X., Torabi, M., Lu, J., Shen, R. Q., Zhang, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Energetic+Composites%3A+Synthesis%2C+Ignition%2FCombustion+Modeling%2C+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Energetic Composites: Synthesis, Ignition/Combustion Modeling, and Applications.</a> Acs Appl Mater Inter. 6, 3058-3074 (2014).</li>
<li>Zhang, K., Chou, S., Ang, S., Tang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MEMS-based+solid+propellant+microthruster+with+Au%2FTi+igniter%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">A MEMS-based solid propellant microthruster with Au/Ti igniter.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 122, 113-123 (2005).</li>
<li>Zhang, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significantly+Enhanced+Energy+Output+from+3D+Ordered+Macroporous+Structured+Fe2O3%2FAl+Nanothermite+Film%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">Significantly Enhanced Energy Output from 3D Ordered Macroporous Structured Fe2O3/Al Nanothermite Film.</a> Acs Appl Mater Inter. 5, 239-242 (2013).</li>
<li>Choi, W., Abrahamson, J. T., Strano, J. M., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube-guided+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube-guided thermopower waves.</a> Materials Today. 13, 22-33 (2010).</li>
<li>Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemically+driven+carbon-nanotube-guided+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Chemically driven carbon-nanotube-guided thermopower waves.</a> Nat Mater. 9, 423-429 (2010).</li>
<li>Abrahamson, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wavefront+Velocity+Oscillations+of+Carbon-Nanotube-Guided+Thermopower+Waves%3A+Nanoscale+Alternating+Current+Sources%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Wavefront Velocity Oscillations of Carbon-Nanotube-Guided Thermopower Waves: Nanoscale Alternating Current Sources.</a> Acs Nano. 5, 367-375 (2011).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO+based+thermopower+wave+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">ZnO based thermopower wave sources.</a> Chem Commun. 48, 7462-7464 (2012).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sb2Te3+and+Bi2Te3+based+thermopower+wave+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Energ+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Sb2Te3 and Bi2Te3 based thermopower wave sources.</a> Energ Environ Sci. 4, 3558-3564 (2011).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Electrical+Potential+of+Thermoelectric+Power+Waves+by+Sb2Te3-Coated+Multiwalled+Carbon+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">Enhanced Electrical Potential of Thermoelectric Power Waves by Sb2Te3-Coated Multiwalled Carbon Nanotube Arrays.</a> J Phys Chem C. 117, 913-917 (2013).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MnO2-Based+Thermopower+Wave+Sources+with+Exceptionally+Large+Output+Voltages%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">MnO2-Based Thermopower Wave Sources with Exceptionally Large Output Voltages.</a> J Phys Chem C. 117, 9137-9142 (2013).</li>
<li>Aria, A. I., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dry+oxidation+and+vacuum+annealing+treatments+for+tuning+the+wetting+properties+of+carbon+nanotube+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Dry oxidation and vacuum annealing treatments for tuning the wetting properties of carbon nanotube arrays.</a> J Vis Exp. , (2013).</li>
<li>Zhao, Y., Tang, Y., Star, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+functionalization+of+nitrogen-doped+carbon+nanotube+cups+with+gold+nanoparticles+as+cork+stoppers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Synthesis and functionalization of nitrogen-doped carbon nanotube cups with gold nanoparticles as cork stoppers.</a> J Vis Exp. , e50383(2013).</li>
<li>Copic, D., Park, S. J., Tawfick, S., De Volder, M., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication%2C+densification%2C+and+replica+molding+of+3D+carbon+nanotube+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Fabrication, densification, and replica molding of 3D carbon nanotube microstructures.</a> J Vis Exp. , (2012).</li>
<li>Grimme, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+Special+Noncovalent+%CF%80%E2%80%93%CF%80+Stacking+Interactions+Really+Exist%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Do Special Noncovalent π–π Stacking Interactions Really Exist.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47, 3430-3434 (2008).</li>
<li>Yeo, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chemical+fuel+composition+on+energy+generation+from+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Effects of chemical fuel composition on energy generation from thermopower waves.</a> Nanotechnology. 25, (2014).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Electrical+Potential+of+Thermoelectric+Power+Waves+by+Sb2Te3-Coated+Multiwalled+Carbon+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Enhanced Electrical Potential of Thermoelectric Power Waves by Sb2Te3-Coated Multiwalled Carbon Nanotube Arrays.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117, 913-917 (2013).</li>
<li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+transport+measurements+of+individual+multiwalled+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+review+letters%22%5BJournal%5D)">Thermal transport measurements of individual multiwalled nanotubes.</a> Physical review letters. 87, 215502(2001).</li>
<li>Garner, W., Abernethy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heats+of+combustion+and+formation+of+nitro-compounds.+Part+I.+Benzene%2C+toluene%2C+phenol+and+methylaniline+series%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+A%22%5BJournal%5D)">Heats of combustion and formation of nitro-compounds. Part I. Benzene, toluene, phenol and methylaniline series.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series A. 99, 213-235 (1921).</li>
<li>Passingham, C., Hendra, P. J., Hodges, C., Willis, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Raman+spectra+of+some+aromatic+nitro+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochimica+Acta+Part+A%3A+Molecular+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">The Raman spectra of some aromatic nitro compounds.</a> Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy. 47, 1235-1245 (1991).</li>
<li>Rinkenbach, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Heats+Of+Combustion+And+Formation+Of+Aromatic+Nitro+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">The Heats Of Combustion And Formation Of Aromatic Nitro Compounds.</a> Journal of the American Chemical Society. 52, 115-120 (1930).</li>
</ol>

יש לי המחברים אין לחשוף.

הפרוטוקולים של ניסויי גל thermopower כרוכים שלבים קריטיים המאפשרים התפשטות גל תרמי אידיאלית, כמו גם דור אנרגיה חשמלי. ראשית, העמדה הספציפית של הצתה והעברת התגובה המקבילה גורמים רבים בשליטה המרת אנרגיה מגלי thermopower. הצתה בקצה אחד של מרוכבים היברידיים השיקה מודרכת בעירה לאורך הממשקים בין חומרי הליבה ודלקים כימיים בכיוון אחד. עם זאת, הצתה בכל תפקיד אחר שנוצרה גלי thermopower דו-כיווניים שהועברו לשני הקצוות, וכתוצאה מכך הביטול של נושאי מטען בכיוונים המנוגדים, כמו גם התחבורה תרמית ...

יש לי דלקים כימיים צפיפות אנרגיה גבוהה מאוד והיה בשימוש נרחב כמקורות אנרגיה שימושיים במגוון רחב של יישומים מMicrosystems לmacrosystems. 1 בפרט, חוקרים רבים ניסו להשתמש בדלקים כימיים כמקור האנרגיה למייקרו / ננו הדור הבא טכנולוגיות מבוססות. 2 עם זאת, בשל הקושי בשילוב רכיבי המרת האנרגיה בחללים קטנים מאוד במייקרו / nanodevices, יש מגבלות בסיסיות להמרה של דלקים כימיים לאנרגיה חשמלית. לכן, שריפת דלקים כימיים בעיקר הועסקה לייצור אנרגיה כימית או מכאנית במייקרו / nanodevices כגון nanothermites או microactuators. 1,3 מושג-שגלים-Thermopower המרת אנרגיה חדשה שפותחה משך תשומת לב רבה כשיטת להמרת האנרגיה הכימית של דלק ישירות לENE החשמליתיכולים להיות שנוצרו rgy ללא שימוש בכל מרכיבי המרה. 4,5 גלי Thermopower באמצעות מרוכבים היברידיים של דלק כימי וחומר מיקרו / nanostructured. 5 כאשר הדלק הכימי במיקום מסוים במרוכבים היברידי הצית, בעירה כימית מתרחשת לאורך הממשק בין הדלק הכימי וחומר מיקרו / nanostructured. במקביל, שינויים דינמיים בפוטנציאלים תרמיים וכימיים על פני תוצאת חומר מיקרו / nanostructured ליבה בדור אנרגיה חשמלי נלווה הנגרם על ידי העברת מטען בצורה של דופק מתח גבוהה-תפוקה. הוכח כי חומרי מיקרו / nanostructured מגוונות כגון צינורות פחמן רב חומה (MWCNTs) 4-6 וZnO, 7 Bi 2 Te 3, 8 Sb 2 3 טה, 9 וMNO 2 10 חומרי מיקרו / nanostructured לאפשר מרוכבים היברידיים לנצל גלי thermopower ולהראות כימי-תרמי-חשמלייהמרת אנרגיית cal. באופן ספציפי, חומרי ליבה עם מקדם Seebeck גבוה מאפשרים את הדור של מתח גבוה פלט אך ורק משריפה מופצת. עם זאת, פרמטרים אחרים הנוגעים לחומרים מרוכבים זהים, כגון התערובת של דלקים כימיים, יחס בין מסה של דלק / ליבה-חומרים, תהליך הייצור, ותנאי הצתה ביקורתי משפיעים על התכונות הכללית של גלי thermopower. במסמך זה, אנו מראים כיצד תהליכי הייצור, הקמתה של דלק כימי מיושר, ויחס בין מסה של חומרים / ליבת דלק משפיעים על ביצועי גל thermopower. על בסיס מערך MWCNT המפוברק על ידי שיקוע כימי תרמי (TCVD), אנו מראים כיצד מרוכבים היברידיים של דלק כימי וMWCNTs מוכן לייצור אנרגיית גל thermopower. עיצוב של הגדרת הניסוי המאפשרת ההערכה של המרת אנרגיה הוא הציג יחד עם מקביל מדידות ניסיוניות לתהליכים כגון propagati בעירהובדור אנרגיה חשמלי ישיר. יתר על כן, אנו מראים כי קוטביות הפצה-תואר על ידי מתח המוצא הדינמי ושיא ספציפי כוח מכריע קובע את המרת האנרגיה החשמלית. מחקר זה יספק אסטרטגיות ספציפיות כדי לשפר את דור אנרגיה, ויסייע בהבנת הפיזיקה הבסיסית של גלי thermopower. יתר על כן, תהליך הייצור והניסויים שתוארו כאן יעזרו בהארכת הזדמנויות מחקר על גלי thermopower, כמו גם על המרת אנרגיה כימית-תרמי-חשמל.

<table><tbody><tr><td>פרוסת סיליקון מסוג N בגודל 4 אינץ'</td><td>Unisill</td><td>4 אינץ' Si-wafer</td><td></td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>TAEWON</td><td>A-1008</td><td>99.9999% טוהר</td></tr><tr><td>Fe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>267945</td><td>99.9999% טוהר</td></tr><tr><td>Ar</td><td>גז מיוחד סיאול</td><td>Ar(N60)</td> <td>99.9999% טוהר</td></tr><tr><td>C2H4</td><td>Seoul גז מיוחד</td><td>C2H4</ תת></td><td>99.5% טוהר</td></tr><tr><td>H2</td><td>Seoul גז מיוחד</td><td>H2(N60)</td><td>99.9999%</td></tr><tr><td>טוהר משחת כסף</td><td>Fujikura Kasei</td><td>D-550</td><td></td></tr><tr><td>חומצה פיקרית</td><td>Sigma Aldrich</td><td>197378</td><td>> 98% טוהר </td></tr><tr><td>נתרן אזיד</td> רעיל במיוחד <td>Sigma Aldrich</td><td>S2002</td><td>> 99.5% טוהר</td></tr><tr><td>אצטוניטריל</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>271004</td><td>99.8% טוהר</td></tr><tr><td>ספק כוח</td><td>Mastech</td><td>HY3010</td><td></td></tr><tr><td>TCVD</td><td>Scientech</td><td>TCVD</td><td></td></tr><tr><td>אוסילוסקופ</td><td>Tektronix</td><td>DPO2004B</td><td></td></tr><tr><td>מערכת מיקרוסקופיה מהירה</td><td>Phantom</td><td>V7.3</td><td></td></tr></tbody></table>

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי thermopower

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

כאשר דלק כימי במיקום מסוים במרוכבים היברידית של הדלק וחומר / nanostructured מייקרו הצית, בעירה כימית מתרחשת לאורך הממשק בין חומרי הדלק וליבה. במקביל, שינויים דינמיים בפוטנציאלים תרמיים וכימיים על פני חומרי מיקרו / nanostructured לגרום לדור אנרגיה חשמלי נלווה הנגרם על ידי העברת מטען בצורה של דופק מתח גבוהה-תפוקה. אנו מדגימים את ההליך כולו של ניסוי גל thermopower, מסינתזה להערכה. בתצהיר אדים כימיים תרמי ותהליך הספגה הרטוב בהתאמה מועסק לסינתזה של מערך צינורות פחמן רב חומה ומרוכבים היברידי של אזיד חומצה / נתרן picric / צינורות פחמן רב חומה. חומרים מרוכבים ההיברידי מוכנים משמשים לפברק גנרטור גל thermopower עם אלקטרודות חיבור. הבעירה של המורכב ההיברידי היא ביוזמת חימום לייזר או ג &#39;אול-חימום, וההתפשטות דואר מקביל בעירה, דור אנרגיה החשמלי ישיר, וזמן אמת שינויי טמפרטורה נמדדים באמצעות מערכת במהירות גבוהה מיקרוסקופיה, אוסצילוסקופ, וpyrometer אופטי, בהתאמה. יתר על כן, האסטרטגיות המכריעות שתאומצנה בסינתזה של רוכבים וייזום של הבעירה שלהם, המשפרות את העברת אנרגיית גל thermopower הכוללת היברידיים מוצעים.

מערך MWCNT מיושר, כחומר nanostructured ליבה לגלי thermopower, היה מסונתז על ידי TCVD, 11-13, כפי שמוצג באיור 4 א. הקוטר של MWCNTs כבוגר הוא 20-30 ננומטר (איור 4). מרוכבים היברידיים מיושרים של אזיד / MWCNTs חומצה / נתרן picric מוצגים באיור 5 א. זה מורכב היה מסונתז על ידי תהליך הספגה הרטוב, 14 כפי שתוארה בסעיף הפרוטוקול. על מנת ליצור ממשק בין הדלק הכימי וMWCNTs, חומצת picric פורקה ב אצטוניטריל (ממס נמוך משטח-אנ...

מוצג פרוטוקול לביצוע ניסויי גל תרמו-כוח. מתוארת סינתזה של חומרים מרוכבים היברידיים של דלק כימי וחומר מיקרו/ננו-מבנה, ייצור מחולל גלים תרמו-כוח ושיטות למדידת התופעות הפיזיקליות המתאימות.

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower

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 ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להדגים ייצור אנרגיה חשמלית באמצעות בעירה כימית מגלי כוח תרמי. דבר זה מושג תחילה על ידי הכנת ננו-חומרים גרעיניים, כגון ננו-צינוריות פחמן רב-דפניות, באמצעות שיקוע כימי של אדי חום. השלב השני הוא סינתזה של קומפוזיט היברידי של ננו-חומרים גרעיניים ודלקים כימיים בשיטת ספיגה רטובה.בשלב הבא, מיוצרים מחוללי גלי הספק תרמיים המורכבים מחומרים מרוכבים היברידיים ואלקטרודות המחוברות אליהם. אלקטרודות הנחושת מחוברות לחומרים המרוכבים ההיברידיים באמצעות משחת כסף. השלב הסופי הוא מדידת מתח המוצא, הטמפרטורה התואמת ומהירות התפשטות התגובה מגלי הספק תרמיים, באמצעות שימוש באוסצילוסקופ, פרמטרים אופטיים ומערכת מיקרוסקופית במהירות גבוהה.בסופו של דבר, הפרוטוקול של ניסויי גלי הספק תרמי מציג שלבים קריטיים המאפשרים גלי הספק תרמיים להפצה אופטימלית של גלים תרמיים ולהפקת אנרגיה חשמלית. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון בעירה קונבנציונלית להפקת אנרגיה חשמלית, הוא שאין בה צורך בחלקים מכניים כגון מדחס או טורבינה. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בנוגע לסוגים חדשים של מקורות אנרגיה עבור התחום של מיקרו וננו-קנה מידה, כגון יישומים של אבק חכם, וכן מיקרו וננו-רובוטיקה ואקטואטורים, מכיוון שהיא מייצרת באופן ישיר הספק סגולי גבוה תוך שימוש בדלקים כימיים בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה.יתרה מכך, גל העוצמה התרמית נוצר ללא חלקים מכניים נעים, כך שהגנרטור יכול להיות קטן וניתן לשילוב בקנה מידה מיקרונמי וננומטרי. ראשית, שכבות של ברזל ואלומינום תחמוצת שהוכנו מראש על גבי סיליקון דו-חמצני, פרוסת סיליקון בתוך סירה של קוורץ במימדים של 120 millimeters על ידי 30 millimeters, הוצבו סירת קוורץ בתוך צינור קוורץ של שני אינץ' של מערכת שקיעה כימית מאדיים תרמית. לאחר שייצר מערך של ננו-צינורות פחמן רב-דופניים, הופרדו אלו בעדינות מהפרוסה כדי לקבל יערות ננו-צינורות פחמן רב-דופניים עומדים באופן עצמאי.כדי להכין את הדלק הכימי, המיסו שישה גרמים של אבקת חומצת piri שהתאיידה מחומצת piri ב-100 milliliters של Acetonitrile. לאחר מכן, המיסו שישה גרמים של sodium azide ב-100 milliliters של מים דאיוניים. כדי לסנתז את התרכובת ההיברידית, מדדו את המסה של יער ננו-צינוריות פחמן multi wat בודד באמצעות מאזניים מיקרומטריים.לאחר מכן, אששו את המבנה המסודר של יער ננו-צינוריות הפחמן רב-דופניות באמצעות מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת. בדקו האם המבנה המסודר נשמר לאורך כל יער ננו-צינוריות הפחמן רב-דופניות. לאחר מכן, הוסיפו 25 µL של תמיסת חומצה פירית מעל יער ננו-צינוריות הפחמן רב-דופניות כדי לאפשר לדלק לחדור אל נקבוביות היער.השאירו את הדגימה למשך 30 דקות כדי לאפשר למערך הסרט להתכווץ ולהסיג חדירה מלאה של חומצה פיריתית לנקבוביות, עד שכל האצטוניטריל יתאדה. בנקודה זו, טבלו את יערות ננו-צינורות הפחמן רב-הדופניים המצופים בחומצה פיריתית ב-25 µL של תמיסת סודיום אזיד שהוכנה מראש, כדי ליצור 2 4 6 tri nitro sodium oxide ומימן אזיד באמצעות ספיגה רטובה. לאחר השארת הדגימה למשך 30 דקות עד להתאיידות הממס, מדדו באמצעות מאזניים מיקרומטריים את המסה של קומפוזיט היברידי בודד של דלק וננו-צינורות פחמן רב-הדופניים.לאחר מכן, השוו את המסה הסופית כדי לחשב את יחס המסה של שכבת הדלק וננו-צינוריות הפחמן רב-קירייד באמצעות המשוואה הבאה. הדביקו סרט נחושת לשני קצוות של סרט זכוכית שישמשו כאלקטרודות לחיבור לאוסילוסקופ, המודד את פלט המתח הישיר של גל העוצמה התרמית. לאחר מכן, השתמשו בדבק כסף כדי לחבר את סרט הנחושת לשני קצוות של התרכובת ההיברידית.לאחר שמשחת הכסף מתקשחת והחיבור מקובע, השתמש במולטימטר כדי למדוד את ההתנגדות החשמלית לקומפוזיט ההיברידי בתוך תא פוליקרבונט. קבע את מחולל גלי העוצמה התרמית על השולחן האופטי באמצעות תפסנים למען הבטיחות. לאחר מכן, השתמש בתפסני תניח כדי לחבר את אלקטרודות הנחושת לאוסצילוסקופ לצורך מדידת מתח המוצא.הקימו מערכת מיקרוסקופיה במהירות גבוהה כדי להקליט את התפשטות הבעירה מהגנרטור. הדליקו את נורת ה-LED להקלטה ברורה עם תמונות ברזולוציה גבוהה מול מחולל גלי התרמו-כוח. לאחר מכן, הגדירו את מהירות ההקלטה למעל 5,000 פריימים לשנייה.לאחר הכנת ספק כוח לזרם גבוה וחוט ניקל-כרום, חברו את החוט לספק הכוח וחממו אותו. צרו מגע עדין בין חוט הניקל המחומם לבין הדלק הכימי שעל התרכובת ההיברידית, עד להתחלת בעירה במחולל גלי התרמו-כוח. כאשר גל התרמו-כוח מופעל על ידי המחולל, הגדירו את קצב דגימת הפריימים למצלמה המהירה ל-5,000 פריימים לשנייה.הפעילו את ההקלטה בתחילת התפשטות גל הכוח התרמי. לאחר מכן, הקליטו תצלומיות בתמונות פוטוגרפיות במהירות גבוהה באמצעות מערכת המיקרוסקופיה במהירות גבוהה, והוציאו את מספר הפריימים שהוקלטו מתחילת התפשטות גל הכוח התרמי ועד לסופה. בנקודה זו, הקליטו את אות המתח מתחילת התפשטות גל הכוח התרמי ועד לסופה באמצעות האוסצילוסקופ, והוציאו את פולס מתח המוצא.לבסוף, חשבו את מהירות התפשטות התגובה על ידי חילוץ מיקום חזית התגובה בפרמים בודדים במערכת המיקרוסקופיה במהירות גבוהה ושימוש במשוואה הבאה. מערך ננו-צינוריות פחמן רב-דפנות מיושר, כחומר ננו-מבני ליבתי עבור גלי כוח תרמי, מוצג כאן. הקוטר של ננו-צינוריות פחמן רב-דפנות כפי שגדלו הוא 20 עד 30 ננומטרים.הקומפוזיט ההיברידי המיושר של חומצה פירית, נתרן אזיד וננו-צינוריות פחמן רב-דפניות מוצג כאן. התערובת של חומצה פירית ונתרן אזיד יצרה מבנה חד-ממדי שהגביר את הבעירה. לאחר ייצור מחולל גלי העוצמה התרמית, מערכת מיקרוסקופיה במהירות גבוהה תיעדה את התפשטות הבעירה.חימום כפול הצית את הבעירה, אשר הפכה במהירות לתגובה כימית בעצמה למתגמת לאורך כיוון היישור של ננו-צינוריות פחמן רב-דפניות; במקביל, התומשׂה המרה של אנרגיה חשמלית באמצעות אוסילוסקופ מסונכרן. חוט הניקל-כרום ששימש להצתה נגע רק בתרכובת הדלק שעל התרכובת ההיברידית, ולא הייתה הפרעה מהאות החשמלי החיצוני. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לייצר את המבנים ההיברידיים כך שיהיו מיושרים בין הדלקים הכימיים לבין ננו-צינוריות הפחמן.בשלבים המופעלים שלנו, שיטת הדלק צריכה להיות נמוכה פי 10 ממספר צינורות הפחמן עבור גופים גבוהים עם התפשטות לאומית אחת של גלי בעירה לאחר פיתוחם. טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הייצור או הקצירה לחקור הספק סגולי גבוה עבור מיקרו-ננו-קנה מידה מבעירה כימית. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה טובה לגבי האופן שבו אנרגיה כימית בדלקים בתוך המבער יכולה להמיר לאנרגיה תרמית וחשמלית בגלי כוח תרמיים, וכיצד ניתן לתכנן ולהבצע אופטימיזציה כדי לשלוט בהתפשטות התרמית ובמתח המופק.זכרו כי עבודה עם חומרים דליקים, כגון דלקים כימיים, עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות, כגון שימוש בתא ניקוז או בקרה על כמות הדלקים הכימיים, בעת ביצוע הפרוצדורה.

preparation-evaluation-hybrid-composites-chemical-fuel-multi-walled

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פריקה קשת anodic היא אחת השיטות הכי פרקטי ויעיל לסנתז ננו פחמן שונים. כדי להגדיל את controllability קשת וגמישות, שדה מגנטי לא אחידה הוצג תהליך הסינתזה צעד אחד בקנה מידה גדול פתיתי גראפן צינורות פחמן הטוהר גבוהה אחת חומה.

סינתזה סימולטני של יחיד חומה פחמן ו גרפן פלזמה ארק מגנטית מוגברת

פרוטוקול זה מתאר את ההכנה של חומרים אנרגטיים gasless nanostructured (Ni + אל, Ta + C, Ti + C) באמצעות אנרגיה גבוהה הכדור לטווח קצר כרסום טכניקה (HEBM). הוא גם מתאר שיטת הדמיה תרמית במהירות גבוהה כדי ללמוד את תגובתיות של nanocomposites המפוברק מכאני. ניתן להאריך פרוטוקולים אלה לחומרים אנרגטיים nanostructured תגובה אחרות.

חומרים אנרגטיים הכנה ותגובתיות של Gasless Nanostructured

אנו מדווחים על יישום חכם של ננו-צינורות פחמן לייצוב קינטי של חלקיקי שומנים המכילים ננו-מבנים בהרכבה עצמית בליבותיהם. הכנת חלקיקי שומנים דורשת ריכוזים נמוכים למדי של ננו-צינורות פחמן המאפשרים את השימוש בהם ביישומים ביו-רפואיים כגון מתן תרופות.

הכנה קלילה של פנימית עצמית התאספו חלקיקים ליפידים מיוצב על ידי פחמן

מוצגת שיטה לפונקציונליזציה של ננו-צינורות פחמן עם שכבות אנקפסולציה פולימריות הניתנות לכוונון מבנה ואפיון מבני באמצעות פיזור נויטרונים בזווית קטנה.

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

הנה, שיטה חדשה עבור functionalization ופיזור יציב של ננו פחמן בסביבות מימיות מתואר. אוזון מוזרק ישירות לתוך פיזור מימית של ננו פחמן כי הוא recirculated ברציפות באמצעות תא קולי גבוהה מופעל.

פונקציונליזציה ופיזור של פחמן ננו באמצעות תהליך ידידותי לסביבה Ultrasonicated Ozonolysis

הליך עבור הסינתזה של multiwalled הושתל פוליסטירן פחמן באמצעות שינוי כימי רצופים שלבים באופן סלקטיבי להציג רשתות פולימריות בקירות הצדדיים שלהם הרכבה עצמית באמצעות patchiness אנאיזוטרופי הוא הציג.

הרכבה Multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, Patchiness אנאיזוטרופי

כאן אנו מציגים פרוטוקול להרכבת C60/graphene היברידית nanostructures על ידי אידוי תרמי הפיזי. במיוחד, מניפולציה נאותה של התצהיר ותנאים מחזק לאפשר השליטה היצירה של 1D ו- C 1D הקבועה60 מבנים על גראפן גלי.

הכנה ואפיון של C60/Graphene היברידית Nanostructures

פרוטוקול לסינתזה של HNbWO6, hnbwo6, hnbwo6 מוצק ננוגיליון הננו שונה Pt/cnts מוצג.

כוונון החומציות של מזרזים Pt/CNTs להידרוחמצון אתר

כאן, אנו מדגימים תהליך פשוט בעלות נמוכה של פתרון-הטלת פתרון כדי לשפר את התאימות בין המילוי לבין המטריצה של nanocomposites מבוססי פולימר באמצעות משטח שונה BaTiO 3 חומרי מילוי, אשר יכול לשפר ביעילות אתצפיפות האנרגיה של החומרים המרוכבים.

יישום של סוכן צימוד כדי לשפר את המאפיינים דילטריים של Nanocomposites מבוסס פולימר

טכניקה תוך שימוש בתבואת דלק מוצקה עם מבנה הליקל מקוננים חדשני כדי לשפר את ביצועי הבעירה של מנוע רקטות היברידי מוצג.

שיפור ביצועי הבעירה של מנוע רקטות היברידי באמצעות דגן דלק חדשני עם מבנה הליקל מקוננים

כאן אנו מציגים פרוטוקול לסינתזה של ננו-חלקיקי Co הנתמכים בננו-צינוריות פחמן עם דופנטים Co ו-N לייצור מימן.

סינתזה של ננו-חלקיקי מתכת הנתמכים על ננו-צינוריות פחמן עם אטומי Co ו-N מסוממים ויישומיה הקטליטיים בייצור מימן

חקור ייצור אנרגיה חשמלית באמצעות גלי Thermopower בחומרים מרוכבים היברידיים של פחמן רב-קירי ודלק כימי. שיטה זו מאפשרת יצירת מקורות כוח קומפקטיים ליישומי מיקרו וננו.

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower

גלה סרטונים נוספים