Ученые открыли, что тепло, перемещающееся вдоль крошечных нитей, также известных как углеродные нанотрубки, может вызвать появление мощных волн энергии. Эти «термодвижущие волны» могут перемещать электроны, создавая тем самым электрический ток. Ранее неизвестный феномен открывает новое поле для исследований в области энергетики и может привести к созданию нового способа выработки электроэнергии.
Тепло, вырабатывающее ток: Совсем не похоже на ТЭЦ
Волна тепла, распространяющаяся по нанотрубке или нановолокну, увлекает за собой электроны и создает тем самым электрический ток

Группа ученых из Массачусетского технологического института покрыла электро- и теплопроводящие углеродные нанотрубки слоем реакционноспособного топлива, способного вырабатывать тепло при разложении. Затем это топливо поджигали на одном конце нанотрубки, используя при этом лазерный пучок или высоковольтную искру, в результате получалась тепловая волна, быстро продвигающаяся вдоль нанотрубки подобно тому, как огонек перемещается вдоль зажженного фитиля. Тепло от горючего перемещается в нанотрубку, где оно распространяется в тысячи раз быстрее, чем в самом топливе.

Так как тепло возвращается обратно в слой топлива, возникает тепловая волна, идущая вдоль нанотрубки. Разогреваясь до 3000 К, это кольцо жара перемещается в 10 тысяч раз быстрее, чем при нормальном протекании данной реакции.

Тепло, выделяющееся в процессе горения, толкает электроны вдоль нанотрубки, создавая электрический ток.

Волны сгорания — как те, что мчатся вдоль трубки — «Изучались математическими методами на протяжении более чем 100 лет», — говорит Майкл Страно, профессор кафедры химической технологии из МТИ, он был первым, кто предположил, что такие волны могут перемещаться вдоль нанотрубки или нанонити, и что они могут запустить электрический ток вдоль волокна.

В первых экспериментах, по словам Страно, нанотрубки покрывались горючей оболочкой только для изучения химической реакции. «Мы были сильно удивлены возникшим в результате пиком напряжения», — добавляет ученый. После дальнейшей доработки система стала выдавать (пропорционально своему весу) примерно в 100 раз больше энергии, чем литий-ионная батарея эквивалентной массы.

Количество высвобождаемой энергии, говорит Страно, гораздо больше, чем предполагалось согласно термоэлектрическим расчетам. Многие полупроводниковые материалы могут вырабатывать электричество при нагревании — возникает так называемый «эффект Зеебека», но в углероде он проявляется очень слабо. «Тут происходит что-то другое, — утверждает профессор Страно. — Мы называем это увлечением электронов, поскольку ток зависит, в том числе, от скорости распространения волны».

Волна тепла, поясняет ученый, увлекает за собой переносчиков электрического заряда (и электроны, и электронные дырки) так же, как волна обычная может подхватить и понести мусор. Этим важным свойством и обусловлена высокая производительность всей системы.

Источник gizmag.com