Химикҫӑсем кирпӗчрен конденсатӑрсем тунӑ

АПШ химикҫисем PEDOT ятлӑ витӗр яракан полимерпа усӑ курса хӗрлӗ кирпӗчрен конденсатӑр каскине тунӑ. Ҫакнашкал конденсатӑр каскин ҫийӗн танлаштаруллӑ лаптӑкӗ пысӑк пулма тивӗҫ тата ун ӑшӗнче тимӗр (III) пулмалла, вӑл PEDOT йӳҫӗхсе полимеризацилентӗр тесе кирлӗ – кирпӗчре вара ҫак икӗ кӑтарту та пур, кунсӑр пуҫне вӑл ҫирӗп, йӳнӗ тата пысӑк температурӑна тӳссе ирттерме пултарать. Ҫӗнӗ материалтан тунӑ конденсатӑр 10000 ҫаврӑм каплантарнине тӳссе ирттернӗ, ҫав вӑхӑтрах хӑйӗн калӑпӑшӗнчен 90% упраса хӑварнӑ. Тӗпчев пӗтӗмлетӗвӗсене Nature Communications журналӗнче пичетлесе кӑларнӑ, хыпарлать N+1.

Хӗртнӗ хӗрлӗ кирпӗчче ҫынсем пилӗк пин ҫул тума пӗлеҫҫӗ ӗнтӗ. Чи авалхи тӗслӗхсене Китай ҫӗрӗсем ҫинче тупнӑ, вӗсене неолит тапхӑрӗнчех тунӑ пулнӑ. Ҫакнашкал кирпӗчсене тӑмпа тимӗре хутӑштарса калӑплаҫҫӗ, кайран типӗтсе хӗртеҫҫӗ. Хатӗр кирпӗч вӗтӗ шӑтӑклӑ пулать, кремни оксидӗнчен SiO2, алюмини оксидӗнчен Al2O3 тата гематитран α-Fe2O3 тӑрать — юлашки хутшӑну кирпӗчче хӗрлӗ-хӑмӑр тӗс парать.

Вашингтон Университетӗнчи Хулио Д’Арси (Julio M. D’Arcy) ӑсчах ертсе пынипе Америка химикҫисем полиэтилендиокситиофен (PEDOT) витӗр яракан полимерӑн ҫурхахӗ пулӑшнипе хӗрлӗ кирпӗчче конденсатӑр каски пек усӑ курма сӗннӗ. Кун йышши конденсатӑрсенче вӑй-хӑват витӗр яракан полимерти Фарадей реакцийӗсене пула саппасланса юлать. Ҫак шухӑш, пӗр енчен, кӗтмен ҫӗртен сиксе тухнӑ пек, тепӗр енчен вара – логикӑпа шайлашса тӑрать. PEDOT ҫурхахне 3,4 этилендиокситиофен (EDOT) мономерне йӳҫӗхтерсе тӑваҫҫӗ, йӳҫӗхтерме вара нумай чухне тимӗр хутшӑнӑвӗсемпе (III) усӑ кураҫҫӗ. Ҫапла майпа, чи малтан пысӑк танлаштаруллӑ лаптӑклӑ ҫирен тӑракан материал тумалла, унтан ун ҫийне тимӗр хутшӑнӑвӗпе витмелле, кайран кӑна PEDOT ҫурхахӗпе витме юрать. Хӗрлӗ кирпӗч – вӗтӗ шӑтӑклӑ материал, ун ӑшӗнче тимӗр хутшӑнӑвӗсем (III) нумай. Ҫавӑнпа та вӑл ҫакнашкал конденсатӑрсем тумалли хатӗр (ытти материалсемпе танлаштарсан тата тӳлевсӗр теме те пулать) каска пулса тӑрать. Кунсӑр пуҫне, унӑн пахалӑхӗ хӗртнӗ май улшӑнмасть, ним мар Цельсипе 100-200 градуса тӳссе ирттерет. PEDOT ҫурхахне шӑпах ҫак температурӑпа витеҫҫӗ.

Авторсем сакӑр процента яхӑн гематитран тӑракан хӗртнӗ ахаль кирпӗчӗн тӗслӗхӗсемпе ӗҫленӗ. Малтан ӑна темиҫе пая каснӑ, пӑслантарса тасатнӑ шывпа виҫӗ хут ҫунӑ, унтан шӑтӑкӗсенчи нӳре типӗтес тесе пӗр сехет хушши Цельсипе 160 градус ӑшӑра хӗртнӗ. Унтан пайсене хупӑ реактора вырнаҫтарнӑ. Концентратлӑ тӑвар йӳҫӗкӗн савӑчӗпе хлорбензол ӑшӗнчи EDOT растворӗллӗ реакторта каллех Цельсипе 160 градус таран хӗртнӗ. Кун пек ӑшӑра тӑвар йӳҫӗкӗпе EDOT пӑса ҫаврӑнаҫҫӗ те вӗтӗ шӑтӑклӑ кирпӗче майӗпен сырса илеҫҫӗ, ҫак хушӑра EDOT витӗр яракан PEDOT полимерӗ пулса тӑрать. Тӑвар йӳҫӗкӗн парӗ кунта икӗ ӗҫ тунӑ пулать: пӗр енчен Fe2O3 гематита гидролиз мелӗпе тата ытларах реакцие кӗме пултаракан FeOOH тимӗр оксигидкроксидне ҫавӑрать, тепӗр енчен хӑвӑртрах йӳҫӗхтерсе EDOT мономертан полимер тӑвать.

14 сехет реакци хыҫҫӑн кирпӗч пайӗ пӗтӗмпех тӗсне улӑштарнӑ, PEDOT сийне пула тӗттӗм кӑвак е хура пулса тӑнӑ тесен те юрать. Кун хыҫҫӑн реакцие чарнӑ, кирпӗч пайӗсене реакци паман EDOT юлашкисенчен тасатма юлнӑ метанолпа усӑ курса ҫунӑ та типӗтнӗ. Полимер ҫийӗн хулӑнӑшӗ EDOT концентрацийӗнчен тата синтез тунӑ вӑхӑтран килнӗ. Авторсем PEDOT ҫийӗн хулӑнӑшне чи нумай 400 микрометра ҫити ӳстерме пултарнӑ, ҫав хушӑра пӗр полимер пайрӑмӗн тӑршшӗ вӑтамран 30 микрометр, диаметрӗ вара 190 нанометр пулнӑ.

Хатӗр кирпӗч пайӗсемпе авторсем конденсатӑр вырӑнне усӑ курнӑ. Вӗсене металран тунӑ контактсемпе ҫыхӑнтарнӑ, электролит валли кӳкӗрт йӗҫӗкӗн шыв хутӑшӗпе е поливинил спиртӗнчен, е кӳкӗрт йӗҫӗкӗнчен тунӑ гельпе усӑ курнӑ, электродсене сыхлама вара эпоксид ҫурхахне суйласа илнӗ. Гель электроличӗллӗ конденсатӑр пӗр кубла сантиметр ҫине 1,38 фарад калӑпӑш кӑтартнӑ, ҫав хушӑра пуҫламӑш калӑпӑшӑн 90 проценчӗ 10000 ҫаврӑм каплантарнӑ хыҫҫӑн та упранса юлнӑ. Шӗвек электролитпа усӑ курнӑ хыҫҫӑн калӑпӑш кӑтартӑвӗсем тата ҫӳллӗрех ӳснӗ (пӗр кубла сантиметр ҫине 2,84 фарад, 2,6 Вольт таран чи ҫӳллӗ напряжени, хатӗр светодиода 1 минут хушши ӗҫлеттернӗ, видео ҫинче курма пулать), анчах та хатӗрсем йӗркеллех ӗҫлемен. Авторсем конденсатӑрӑн мӗн пур пайне тишкермен, ҫавӑнпа та ҫак кӑтартусем малашне лайӑхланма пултараҫҫӗ.

Паллах, кирпӗч электрочӗсмпе мобильлӗ хатӗрсенче усӑ курмӗҫ пуль, анчах та вӗсемпе страционарлӑ конденсатӑрсенче усӑ курма пулать. Кунта хатӗрсен виҫи пӗлтерӗшлӗ мар, ҫапах вӗсене йӳнӗ хакӗпе ҫӳллӗ шайри ҫирӗплӗхне пула суйласа илме пултараҫҫӗ. Кунсӑр пуҫне, авторсем кирпӗч конденсатарӗсемпе ҫурт е унӑн пайӗсене тунӑ чух та усӑ курма сӗнеҫҫӗ. Полимерпа витнӗ хыҫҫӑн вӗсен механика кӑтартӑвӗсем пахалӑхне ҫухатмаҫҫӗ, ҫавӑнпа та ҫакнашкал стена тытса тӑракан конструкци пек те, конденсатӑр пек те пулма пултарать. Авторсем шутланӑ тӑрӑх, кун пек стенан калӑпӑшӗ 1 тӑваткӑл метр лаптӑк ҫине 11500 фарада ҫитеет.

Ака уйӑхӗнче АПШ ӑсчахӗсем полиэтилентерефталатлӑ кӗленчесенчен метал-ионлӑ аккумулятор тумалли чӗр-тавар тунӑ. Полиэтилентерефталата натри гидроксичӗпе хутӑштарса микрохумсен айӗнче тытнӑ хыҫҫӑн ӑсчахсем натри терефталатне туса илме пултарнӑ. Вӑл натри-ионлӑ аккумулятӑрсен аночӗсем валли питӗ паха пулма пултарать.

www.hypar.ru