Kohlenstoffnanoröhren revolutionieren derzeit viele Bereiche, darunter Nanotechnologie, personalisierte elektronische Wearables, Optik, Elektronik und andere Bereiche der Materialwissenschaft und -technologie aufgrund ihres einzigartigen Rahmens und ihrer Eigenschaften. Kohlenstoffnanoröhren haben eine lange, schmale Struktur mit Wänden, die aus einer einzigen gebildet werden-atomdicke Kohlenstoffschichten, Graphen genannt. Sie sind fast die dünnsten Röhren, die aus der Natur hergestellt werden können. Sie haben ungewöhnliche thermische, mechanische und elektrische Eigenschaften, die sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen machen.
Flexible Elektronik
Es ist ein Wettlauf im Gange, um flexible, biegsame Elektronik mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu entwickeln, die möglicherweise die derzeitige Elektronik ersetzen könnte, die aus spröderen Materialien besteht. Viele Forscher auf der ganzen Welt experimentieren mit verschiedenen Methoden, um Kohlenstoff-Nanoröhrchen für die Massenproduktion zu entwickeln. Es gibteinige Probleme, die die weit verbreitete Einführung von Kohlenstoffnanoröhren verhindern: Die Herstellung hochreiner Röhren ist nicht kostengünstig und sie sind nicht dicht genug auf dem Substrat gepackt.
Zwei Forscher von der University of Wisconsin, Gopalan und Arnold, haben eine neu verbesserte Technologie zur Entwicklung von Kohlenstoffnanoröhren entwickelt.genannt schwimmende evaporative Selbstorganisation oder FESA. Diese Technik löst ein Packungsdichteproblem, das die weit verbreitete Einführung von Kohlenstoffnanoröhren in der flexiblen Elektronik verhindert hat. Das Team arbeitet derzeit mit Unternehmen zusammen, um die Einführung dieser Technologie zu beschleunigen. Viele andere Forscher haben auch andere Durchbrüche erzielt.
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Bioelektrische Nase
In Zukunft könnten Drogenschnüffelhunde durch Hybride aus olfaktorischen Rezeptorproteinen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistoren ersetzt werden, die als bioelektronische Nasen bezeichnet werden. Ob Sie es glauben oder nicht, eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Charlie Johnson arbeitet an der Entwicklung eines Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistors, derist in der Lage zu "riechen". Diese Gruppe überträgt die Wahrnehmungseigenschaften biologischer Proteine von Mäusen auf elektronische Geräte. Dies wird Bionanotechnologie genannt, eine Form von Biologie und elektronischer Schnittstelle, von der Sie als Kind in Science-Fiction-Romanen gelesen haben.
Johnson, Professor für Physik und Astronomie an der University of Pennsylvania, sagte:
"Wir waren motiviert, bioelektronische Hybride herzustellen, bei denen es eine sorgfältig entworfene chemische Verbindung zwischen dem OR [olfaktorische Rezeptorproteine] und dem Nanoröhrengerät gibt, sowie eine konstruierte membranähnliche Umgebung für den OR." ~ Michael Berger aus Nanowerk
Die von ihnen entwickelte bioelektrische Nase hatte eine Haltbarkeit von mehreren Monaten, was deutlich länger ist, als bisher für möglich gehalten wurde. Johnson räumt ein, dass es noch große Herausforderungen gibt, eine bioelektronische Nase zu verwirklichen. Reinigung der olfaktorischen Rezeptorproteine aus der ZelleExpressionssystem ist höchst problematisch.
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Nanolautsprecher
Wir könnten bald ein Kleidungsstück oder einen gewöhnlichen Gegenstand haben, der Geräusche erzeugen kann. Nanolautsprecher wurden von einem Team chinesischer Forscher erfolgreich aus ultradünnen, flexiblen Nanoröhrenplatten hergestellt.
Um zu verstehen, wie diese Nanolautsprecher funktionieren, müssen Sie zuerst verstehen, wie Donner erzeugt wird, da Nanolautsprecher von den gleichen Prinzipien geleitet werden.Du hörst aus einem bestimmten Grund Donner nach einem Blitz. Hier ist der Grund: Wenn ein Blitz aus der Wolke kommt und auf den Boden trifft, wird ein Loch in der Luft geöffnet, das als Kanal bezeichnet wird. Wenn das Licht weg ist, ist die Luft wegkollabiert wieder und erzeugt eine Schallwelle, die wir als Donner hören.
Wenn bei Nanolautsprechern ein elektrischer Strom an die Röhren angelegt wird, wird die Luft erwärmt und ausgedehnt, wodurch dann Schallwellen erzeugt werden. Dies wird als thermoakustischer Effekt bezeichnet und unterscheidet sich von der Physik hinter Standardlautsprechern. Herkömmliche Lautsprecher erzeugen Schallvon den Schwingungen in den Luftmolekülen, aber der Nanolautsprecher emittiert überhaupt keine Schwingungen. Lesen Sie eine detaillierte Beschreibung dieser Nanolautsprecher hier.
Welche Art von Objekt würden Sie sich in Zukunft gerne mit klangerzeugenden Fähigkeiten vorstellen? Werden iPods durch Jacken mit Nanolautsprechern ersetzt? Nach einem langen Arbeitstag werden Sie sich in Ihren bequemen Ruhesessel sinken und Ihrem Stuhl lauschenwie es dein Lieblingslied spielt? Die Zukunft wird seltsam, das ist sicher.
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Geschrieben von Leah Stephens