211service.com
Naujos Herculean medžiagos
Lėktuvų sparnai ar sraigtasparnio rotoriai, pagaminti iš medžiagų, galinčių pakeisti savo formą reaguodamos į elektrinius valdiklius, jau seniai buvo aeronautikos inžinierių svajonė. Tai programa, kuri žymiai pagerintų orlaivių našumą ir degalų naudojimo efektyvumą. Tačiau tinkama formą keičianti medžiaga, kad tai įvyktų, pasirodė sunkiai pasiekiama.
Dabar MIT tyrėjai atrado daug žadantį metodą, kuris pasinaudoja mechanizmu, kuris galiausiai sukels nešiojamojo kompiuterio bateriją nepavyks : elektrodų medžiagų išsiplėtimas ir susitraukimas akumuliatoriuje. Tai klasikinis citrinų ėmimo ir limonado gamybos atvejis, sako Vis dėlto Mingas Čiangas , MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, dirbantis su projektu. Straipsniai, kuriuose aprašomas darbas, pasirodys artimiausiuose numeriuose Pažangios funkcinės medžiagos ir Elektrocheminės ir kietojo kūno raidės .
Didžioji dalis praeities tyrimų, susijusių su formą keičiančiomis medžiagomis, buvo susiję su pjezoelektrika – medžiagomis, kurios keičia formą reaguodamos į elektros energiją. Tačiau Chiangas sako, kad jau seniai nusprendė, kad pjezoelektra netiks tokioms griežtoms reikmėms kaip sraigtasparnių rotorių keitimas.
Daugelį metų susijusios baterijų srities tyrėjai susidūrė su problema, kad jonai judant nuo vieno elektrodo prie kito, kai akumuliatorius įkraunamas, elektrodo medžiaga plečiasi, o tada vėl susitraukia, kai baterija išsikrauna. Dėl šios charakteristikos laikui bėgant vidinė akumuliatoriaus struktūra gali suirti; todėl mokslininkai ieško medžiagų, kurios nepatiria šio poveikio. Tačiau kai Chiangas apskaičiavo, kiek mechaninės energijos gali sunaudoti ši plėtra, jį apėmė euforija. Ir vėlesni eksperimentai parodė, kad baterijos turi mechaninės energijos, reikalingos kroviniui perkelti dešimt kartų toliau nei pjezoelektriniai.
Tačiau akumuliatoriaus našumas yra kompromisas: greitis. Pjezoelektriniai įrenginiai gali lengvai veikti keliais tūkstančiais ciklų per sekundę, sako Chiang. Tačiau akumuliatoriaus išsiplėtimą riboja tai, kiek laiko reikia įkrauti. Atsižvelgiant į tai, kiek reikia judėti, tai gali užtrukti nuo šiek tiek daugiau nei minutės iki didelės valandos dalies. Stevenas Hallas , projekte dalyvaujantis MIT aeronautikos ir astronautikos profesorius. Tyrėjai tikisi tai pagerinti sutrumpindami akumuliatoriaus įkrovimo laiką.
Chiang taip pat stengiasi sukurti fiziškai stipresnes baterijas, kurios galėtų geriau išnaudoti elektrodo mechaninę energiją.
Tačiau esamos komerciškai prieinamos baterijos yra pakankamai geros, kad būtų galima sukurti demonstracinį modelį, kurį mokslininkai tikisi paruošti kitų metų pradžioje. Galiausiai baterijų serija bus įdėta į rotoriaus mentę ir naudojama pasirinktinai jai modifikuoti.
Toks formos keitimas leis inžinieriams išvengti kompromiso, kuris buvo sraigtasparnio dizaino pagrindas. Sraigtasparniai yra sukurti taip, kad galėtų atlikti du labai skirtingus dalykus – skraidinti ir plaukioti. Dėl to jiems sekasi ne itin gerai. Galimybė pakeisti rotoriaus formą skrydžio metu galėtų juos optimizuoti šioms dviem funkcijoms. Chiang ir Hall apskaičiavo, kad sraigtasparnis galėtų dirbti su maždaug vienu procentu mažiau degalų, o tai laikui bėgant galėtų žymiai sutaupyti. Arba kariniai sraigtasparniai galėtų gabenti du papildomus karius arba geriau dirbti dideliame aukštyje kalnuose.
Rotoriai taip pat gali būti tik pradžia. Chiang ir Hall atkreipia dėmesį į taikymą lėktuvuose, kur keičiant sparnų formas skrydžio metu gali pagerėti našumas ir efektyvumas. Jie taip pat gali būti naudingi aktyviai besisukant saulės elementams sekti saulę arba naudojant saulės elementus ir kitus palydovų priedus, kai jie pasiekia kosmosą.