Нов магнитен припой »

Публикувано на: 14.03.2010 23:11, източник: GreenTech-BG, етикети: Нови материали Новини Енергийна ефективност зелена електроника магнити



Изследователски екип от Yale University е разработил нов вид магнитен припой, който не съдържа олово и може да се използва за по-евтино и по-ефикасно производство на електроника. Това може да даде огромен тласък в усилията да се реши проблема с нарастващото количество опасни електронни отпадъци, тяхното рециклиране и депозиране на сметища.


Обикновеният припой представлява олово, което е изключително сериозна заплаха за здравето. Оловото е тежък метал, който преди е добавян също в боите и бензина. След като категорично е установено неговото нервнотоксично действие, той е забранен и така се появи безоловния бензин и строгите регулации за съдържание му в боите. Въпреки това оловото продължава да се използва за запояване, тъй като има две много важни характеристики – топи се при много ниска температура и предлага много висока здравина на спойките.

Всички тествани досега алтернативи на оловото за ползване в производството на електроника не предлагат никоя от горните харектеристики – те са и по-ненадеждни, и се топят при по-високи температура, при което може да се нанесе вреда на електронните компоненти.

Екипът от Yale обаче предлага като заместител калаено-сребърна сплав, в която има микроскопични частици желязо. Вместо да се нагрява сплавта с външен източник на топлина, се използва магнитно поле, което предизвиква повишаване на температурата вътре в припоя, поради възбуждането на железните частици. Освен това те се подреждат под възействие на магнитното поле и когато то бъде отстранено, след изстиване на сплавта се получава изключително здрава спойка.

Магнитните материали имат значителна роля за постигане на по-голяма енергийна ефективност. Изследователи от Columbia University работят по създаване на компютърни чипове, които са изработени от наномагнити, които могат да доведат до 30% по-ниско енергопотребление в сървърните центрове.

Във Florida State University е създаден магнит, който създава относително много по-мощно поле, докато използва за това по-малко енергия.

Магнитнит припой на Yale е все още в тестова фаза, но ако се комерсиализира успешно, ще доведе до големи икономии на енергия при производството на електроника.

По материали от: cleantechnica

Още по темата:


Открит е нов физичен феномен – термовълни създават елекричество »

Публикувано на: 08.03.2010 23:45, източник: GreenTech-BG, етикети: Нови материали Новини електричество наноматериали


Вчера в Nature Materials беше публикувано научно съобщение от изследователски екип от MIT, относно нов физичен феномен, свързан с генериране на електричество от термични вълни.

Термичните вълни, движещи се по протежение на нанотръбички, могат да задвижат и електрони, предизвиквайки по този начин протичане на електрически ток. Най-важният елемент тук е същността на нанотръбичките – това трябва да бъдат кухи тръбички, чиите стени представляват решетка от въглеродни атоми. Ние сме разказвали вече за buckyballs и графена, които са обект на интензивни изследвания в последните години.

В новият експеримент всяка електро и термо-проводима тръбичка се покрива със слой от реактивно гориво, което генерира топлина при изгаряне. Това гориво се запалва с помощта на високоволтова искра или лазер, в резултат на което се получава бързо движеща се термична вълна по дължината на нанотръбичката. Топлината, движеща се в кухината, има скорост хиляди пъти по-голяма от скоростта, с която се движи в самото гориво. Скоростта на движещия се пръстен от топлина е 10 000 пъти по-голяма от нормалната скорост, с която се разпространява химичната реакция. Това нагряване задвижва електрони по протежение на тръбичката, като създава значително протичане на електричество.

„Combustion waves“ са обект на изследвания от повече от 100 години – посочва Michael Strano – професор по инженерна химия и ръководител на научния колектив — но досега никой не е предсказал и показал, че тези вълни могат да бъдат направлявани в нанотръбички или нанонишки и да доведат до протичане на електричество в тях.

Още при първоначалните експерименти екипът бил изненадан от големината на пиковата мощност, създавана от термичните вълни. При по-нататъшните експерименти било измерено генериране на енергия, която съотнесена към теглото на материала е 100 пъти повече в сравнение с еквивалнтно количество материал в литиево-йонните батерии.

Количеството енергия, която се освобождава, значително надвишава количеството, очаквано на база на термоелектрическите модели на процеса. Много полупроводникови материали могат да произвеждат електричество при нагряване в резултат на т.нар. Seebeck-ефект, но той е изключително слаб при въглерода. „Тук обаче се случва нещо друго – обяснява Michael Strano – нарекохме го „electron entrainment“, тъй като част от генерираното електричество се увеличава заедно с увеличаване скоростта на вълната“.

Термичната вълна изглежда понася носителите на заряд – и електроните, и електронните дупки – както морските вълни увличат и носят на повърхността си различни предмети. Именно това е причината за значителното количество електричество, произвеждано от системата.

Поради факта, че това е съвсем ново откритие, сега е трудно да се предскаже какви са потенциалните сфери на приложение. Вероятно една от областите, където може да се използва е създаването на ултра-микроскопични електронни устройства – например устройства с размерите на оризово зърно, които да се имплантират в тялото, или сензори за контрол на околната среда, които да се разпространяват като прах във въздуха.

На теория подобни устройства биха запазили своята енергия безкрайно, за разлика от батериите, които постепенно се изхабяват, дори и да не се използват. Освен това въпреки, че нанотръбичките са малки, те биха могли да се използват в снопове, така че да захранват по-големи устройства.

Използването на различни покрития би могло да доведе до създаване на осцилиращ фронт на термичната вълна, така че да се получи променлив ток. Това ще даде възможност за използване в доста по-широк кръг от приложения, тъй като променливият ток е в основата на радиовълните, използвани в съвременните мобилни телефони. Подобни осцилации засега са още само прогноза и предстои да бъдат демонстрирани на практика.

По материали от: mit.edu

Още по темата:


Нов материал обещава драстично снижаване на цената на фотоволтаиците »

Публикувано на: 28.02.2010 14:59, източник: GreenTech-BG, етикети: Нови материали Новини енергия от слънцето фотоволтаични соларни клетки

Изследователски екип от Caltech е разработил нов фотоволтаичен материал, който има ефективност, сравнима с най-добрите материали, използвани в момента, но е с много по-ниска цена. Той представлява съвкупност от силициеви нанонишки, които поглъщат светлината и метални наночастици, които я отразяват, като всичко това е включено в полимерна обвивка.

Според математическите модели материалът може да преобразува между 15 и 20% от енергията на слънчевата светлина в електричество. В същото време за изработването на соларни клетки от него се използва едва 1% от силицият, който би бил вложен в класическите соларни клетки с подобни характеристики. Това е предпоставка за драматично понижаване на цената на фотоволтаиците.

Ключът към високата производителност на новият материал е неговата способност да улавя светлината. Колкото по-дълго един фотон се движи в активната част на фотоклетката, толкова по-голяма е вероятността да избие свободен електрон.

Всички високопроизводителни фотоволтаични клетки имат антирефлексно покритие, което спомага за по-доброто поглъщане на светлината. Но те имат далеч по-голяма дебелина на силициевата основа, както и при изработването им има много висок процент на отпадъци.

Това не е първият пример за фотоволтаични клетки с нанонишки, новото е добавянето на отражателните наночастици. Ръководител на изследователския екип, създал новият композитен материал е Harry Atwater, професор по приложна физика и материалознание в Caltech. Екипът му използва матрица за многократна употреба, върху която се формират нанонишките.

След това те се покриват с антирефлексно покритие и се заливат с полимерен материал, в който са добавени частици алуминий с наноразмери. След като полимерът се втърди, той се отделя от матрицата като стикер. Над 90% от новополученият материал се състои от евтиния полимер, а самата матрица може да се използва отново. Именно тя определя диаметърът на нанонишките и гъстотата, с която те растат.

Въпреки че материалът е гъвкав, той има качествата на силициевите фотоволтаични материали. Той може да погълне 85% от попадналата върху него светлина, като 95% от фотоните в нея ще генерират свободен електрон. Все още екипът не е разкрил данни за генерираното електричество.

Използването на подобни материали освен че ще доведе до пряко понижаване на цената на фотоволтаиците, ще се отрази и на самото им производство. При положение, че ще се полага по-малко материал, поточните линии ще бъдат по-къси, капиталовите разходи за изграждането им по-малки, сроковете за изграждане на нови фабрики – по-кратки.

Екипът на Atwater вече е започнал работа по използване на новия композитен материал за изработване на соларни клетки. „Предстои ни рутинна и не толкова интересна инженерна работа” – казва той. „Въпреки, че техниката за създаване на новия материал е иновационна, тя може да се модифицира до съвкупност от добре познати и използвани вече методи, които лесно могат да се скалират и ползват в промишлени мащаби.” – добавя той.

По материали от:
http://www.technologyreview.com/energy/24665/page1/

Още по темата:


Наномагнити за енергийно-ефективни чипове »

Публикувано на: 21.02.2010 15:37, източник: GreenTech-BG, етикети: Енергийна ефективност Новини Green IT магнити Нови материали

Магнитните материали ще играят важна роля за повишаване на енергийната ефективност на IT-сектора. Миналият месец U.S. Department of Energy обяви финансиране на обща стойност $47 милиона долара за нови проекти за подобряване енергийната ефективност на IT-бранша, като една голяма част от тази сума – $2.8 милиона отива при Fu Foundation School of Engineering and Applied Science към Columbia University (SEAS) за развиване на нови компютърни чипове с използването на нано-магнити. В проекта участват още IBM и Cornell University.

IT и консумацията на енергия

Според DOE компютърните сървъри само в САЩ консумират повече от 50 милиарда киловатчаса годишно. Това представлява 3% от общата консумация на САЩ. Дори минимално подобрение на енергийната ефективност би имало значителен ефект – например 10% по-икономични процесори би означавало спестяването на почти 2 милиарда киловатчаса електричество.

Проектът на Columbia SEAS се състои в изработването на конвертор, който да се монтира към самите силициеви чипове, вместо да се поставя на основната платка. Той понижава волтажа до нивото, необходимо за работа на чиповете. Докато електричеството се движи между конвертора и чипа се получават загуби, затова ако се скъси разстоянието между тях ще се намалят и тези загуби.

Материалите с магнитни свойства са особено интересни, защото позволяват висока плътност и високо ефективно съхранение на енергия в нано-мащаб.

Cornell ще предостави know-how в областта на материалознанието. University’s School of Applied and Engineering Physics е специализирано в областта на наномагнитите и изследователите там проучват възможността да манипулират “electron spin” от един наномагнит на друг. Center for Materials Research към Cornell вече може да се похвали с разработването на тънък филм от „супермагнитен“ материал, състоящ се от микроскопични окисни частици.

Има възможност да се създадат устройства, при които подреждането на два магнитни слоя може да се „превключва“ от една конфигурация в друга. Това би могло да се ползва като високоефективно бинарно устройство – памет.

Освен за повишаване енергийната ефективност на компютърната техника, магнитите могат да се ползват и за други приложения в областта на зелената енергия.

Разширяването на използването на маховици като част от системи за съхранение на енергия също определя нарастване значението на магнитите.

По материали: cleantechnica

Още по темата:


Аерогелът -супер тънък изолиращ материал »

Публикувано на: 14.02.2010 14:41, източник: GreenTech-BG, етикети: Енергийна ефективност Нови материали Новини изолационни материали

Независимо, че вече влизаме във второто десетилетие на 21-ви век, аерогелът все още изглежда като излязъл от научно-фантастичен филм. Това е най-лекият известен материал в твърдо агрегатно състояние, 99% от чийто обем всъщност е въздух. Той е газопроницаем, т.е. „дишащ“, но в същото време не абсорбира вода. Здравината му е невероятна, отнесена към неговото ниско тегло. И най-важното – има изключителни изолационни свойства.

Две компании, които работят в областта на изолиращите материали за строителството и промишлеността, вече проправят път към пазара на този невероятен материал, който до скоро се използваше само от инженерите на NASA за изработване на костюми за астронавтите, както и в космически апарати – например уникалния Mars Rover.

Най-голямото предимство на изолационните материали от аерогел е това, че при много малка дебелина се гарантира много висока степен на ефективност – представете си например какво означава това за изолирането на един транспортен контейнер, при който полезният обем е от изключителна важност.

За момента изолиращите материали от аерогел, които се предлагат на пазара, са все още с относително висока цена. Единият продукт е изолиращо платно на компанията Aspen Aerogels, с търговското наименование Spaceloft.

Вторият комерсиален продукт е на Thermablok и представлява изолираща лента, която може да се ползва в по-чувствителни зони, като термомостове, фуги и прочие. Вероятно това ще бъде предпочитан метод, който ще се наложи по-широко в практиката, поради по-селективното и по-ефективно използване на скъпия аерогел.

Аерогелът е толкова добър изолатор, че горелка, поставена от едната страна не може да запали кибритена клечка от другата страна при само няколко сантиметра дебелина на пласта аерогел. Естествено това е крайна демонстрация на неговите изолиращи свойства,които са повече от 2 пъти по-добри от най-добрите изолационни материали, ползвани в практиката в момента.

По материали от:  inhabitat и    jetsongreen

Още по темата:





bgurl - кратко и ясно...
ипотпал


Облак етикети

Категории

Връзки

Блогове: 469
Публикации: 28515