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 Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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