Diamanten glänzen in Energiespeicherlösung

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Dr.

Haifei Zhan vom QUT-Zentrum für Materialwissenschaften und seine Kollegen modellierten erfolgreich die mechanischen Energiespeicher- und Freisetzungsfähigkeiten eines Bündels von Diamant-Nanofäden (DNT) – einer Ansammlung ultradünner eindimensionaler Kohlenstofffäden, die Energie speichern, wenn sie verdreht oder gedehnt werden.

“Ähnlich wie bei einer komprimierten Spule oder einem Aufziehspielzeug für Kinder kann Energie freigesetzt werden, wenn sich das verdrillte Bündel auflöst”, sagte Dr.

Zhan.”Wenn Sie ein System herstellen können, das die vom Bündel von Nanoschnüren gelieferte Energie kontrolliert, wäre es eine sicherere und stabilere Energiespeicherlösung für viele Anwendungen.

“Die neue Kohlenstoffstruktur könnte eine potenzielle Stromversorgung im Mikromaßstab für alles sein, von implantierten biomedizinischen Sensorsystemen zur Überwachung von Herz- und Gehirnfunktionen bis hin zu kleinen Robotern und Elektronik.”Im Gegensatz zu chemischen Speichern wie Lithium-Ionen-Batterien, die elektrochemische Reaktionen nutzen, um Energie zu speichern und freizusetzen, würde ein mechanisches Energiesystem selbst im Vergleich dazu ein viel geringeres Risiko bergen”, sagte Dr.

Zhan.

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“Bei hohen Temperaturen können chemische Lagersysteme explodieren oder bei niedrigen Temperaturen nicht mehr reagieren.

Diese können bei einem Ausfall auch undicht werden und eine chemische Verschmutzung verursachen.”Mechanische Energiespeichersysteme weisen diese Risiken nicht auf, so dass sie für potenzielle Anwendungen im menschlichen Körper besser geeignet sind.

“Kohlenstoff-Nanofadenbündel könnten zu künstlichen Muskeln auf der Basis von Zwirngarn gesponnen werden, die auf elektrische, chemische oder photonische Erregungen reagieren.

“Frühere Forschungen haben gezeigt, dass eine solche Struktur aus Kohlenstoff-Nanoröhren das 50.000-fache ihres Eigengewichts heben könnte”.Dr.

Zhans Team fand heraus, dass die Energiedichte des Nanofadenbündels – wie viel Energie es für seine Masse speichern konnte – 1,76 MJ pro Kilogramm betrug, was 4-5 Ordnungen höher war als bei einer herkömmlichen Stahlfeder und bis zu dreimal höher als bei Li-Ionen-Batterien.

“Energiedichte Materialien sind für viele Anwendungen sehr wichtig, deshalb sind wir immer auf der Suche nach leichten Materialien, die noch….

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