Примесь углерода резко улучшила электропроводность меди
Исследователи из США обнаружили, что если смешать нужное количество графена с медью, можно снизить потерю электрической проводимости этого материала при повышенных температурах. Американские ученые надеются, что их открытие сделает распределение электроэнергии в домах и на предприятиях более эффективным, а также повысит КПД двигателей для электромобилей и промышленного оборудования.
Многие металлы — хорошие проводники электрического тока. У разных металлов разная электропроводность. Самая наилучшая — у серебра, меди, золота, алюминия. Наихудшей электропроводностью среди металлов обладает марганец.
Однако, когда металл подвергается влиянию высоких температур, его электрическая проводимость уменьшается. Скорее всего, причина тому — увеличивающиеся при нагревании тепловые колебания ионов кристаллической решетки, которые препятствуют свободному перемещению электронов.
При понижении температуры электропроводность металла, наоборот, увеличивается. Сперва линейно, а затем, при еще большем понижении, невероятно быстро. При температуре, близкой к абсолютному нулю, у некоторых металлов наблюдается эффект сверхпроводимости.
Из-за уникальных свойств металлы используют в самых разных сферах и областях: в энергетике, военно-промышленном комплексе, электротехнике, электротранспорте. Правда, у них есть и недостатки: дороговизна, хрупкость при изгибе, износостойкость. Поэтому чистые металлы часто заменяют сплавами — материалом, состоящим из смеси двух или большего числа химических элементов, один из которых обязательно металл.
Огромное преимущество сплавов в том, что они превосходят чистые металлы по прочности, твердости, износостойкости и жаропрочности. Но и у сплавов есть один большой минус: они уступают чистым металлам по электропроводности.
Когда в состав металла добавляют различные примеси, чтобы улучшить физические и химические свойства основного материала, начинает расти его температурный коэффициент электрического сопротивления. То есть он быстрее нагревается при тех же уровнях тока по сравнению с чистыми металлами. Известно, что при увеличении температуры электропроводность металла снижается.
Исследователи давно пытаются найти способ, позволяющий уменьшить температурный коэффициент электрического сопротивления сплавов и одновременно повысить их электрическую проводимость, особенно при высоких температурах.
Похоже, к решению этой проблемы приблизились материаловеды из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США.
В статье, опубликованной в журнале Materials & Design, ученые рассказали, что им удалось уменьшить температурный коэффициент электрического сопротивления сплава меди C11000 почти на 11 процентов, добавив к нему графен в количестве 18 частей на миллион. При этом снижения электропроводности сплава при повышении температуры не наблюдалось.
Поясним, графен — слой углерода, материала, состоящего из кристаллической решетки, которую образуют шестиугольники атомов. Графен — один слой решетки толщиной в один атом.
«В случае с двигателями электромобилей наше открытие позволит увеличить электропроводность медной обмотки на 11 процентов. А это означает повышение КПД двигателя на один процент», — пояснила Керти Каппагантула (Keerti Kappagantula). один из авторов исследования.
Ученые отметили, что разработанные ими медно-графеновые композиты можно будет использовать во многих сферах.
Например, медную обмотку применяют в сердечниках электродвигателей и генераторов. Современные двигатели рассчитаны на работу в ограниченном температурном диапазоне, поскольку при перегреве электропроводность резко падает. С новым медно-графеновым композитом двигатели могут работать при более высоких температурах без уменьшения электропроводности.
Проводку, используемую в домах и на предприятиях, обычно изготавливают из меди. С ростом плотности населения городов спрос на электроэнергию только увеличивается. Новый композитный провод, обладающий большей электрической проводимостью, позволит удовлетворить этот спрос за счет экономии электроэнергии.
Американские ученые подали заявку на патент медно-графенового материала. Но прежде чем приступить к производству в коммерческих масштабах, исследователи собираются проверить его на прочность, коррозию и износостойкость. Эти свойства важны для промышленного применения.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии