23:11 19 نوامبر 2018
روش های جدید برای ساخت باتری های۱۰۰ ساله در دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای روسیه

روش های جدید برای ساخت باتری های۱۰۰ ساله در دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای روسیه

CC0 / anafaiz
گزارش و تحلیل
دریافت لینک کوتاه
0 60

متخصصین دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای « دانشکده مهندسی فیزیک مسکو» بر روی منابع تغذیه رادیو ایزوتوپی بر پایه منابع تغذیه با ولتاژ بتا و با استفاده از نوارهای نانو ساختار (نانو کلاستر) رادیوایزوتوپ نیکل ۶۳ کار می کنند.

دفتر خبری این دانشگاه اطلاع داد: این امر به ساخت باتری مطمئن هسته ای با کارکرد ۱۰۰ ساله برای ضربان سازها، سنسورهای مینیاتوری قند یا فشارخون، سیستم تله متری از اشیاء دور، میکرو روباتها و همچنین دستگاه کار مستقل طولانی کمک می کند.
نتایج تحقیقات در مجله Applied Physics Letters منتشر شد.
مشکل کوچک سازی

بررسی خصوصیات اشیاء با اندازه نانو امروزه توجه زیادی را در بین متخصصین به خاطر روند کوچک سازی دستگاه های فنی به ویژه در زمینه نانو الکترونیک ایجاد کرده است. دستاوردهای امروزی در زمینه ایجاد سیستم های الکترومکانیکی میکرو و نانو که در یک دستگاه نانو الکترونیک به هم می پیوندند و عناصر مکانیکی مانند محرک ها، پمپ ها و یا موتورها می توانند برای ایجاد سنسورهای میکروسکوپی ، فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی امیدوارکننده باشند.
در عین حال پیاده سازی انبوه چنین دستگاه هایی مانعی برای فقدان منبع تغذیه مینیاتوری به منظور تامین برق سیستم های میکرو الکترومکانیکی و نانو الکترومکانیکی است.
امروزه دانشمندان به طور فعال امکان کوچک سازی باتری های لیتیوم یون معمولی، باتری های خورشیدی، سلول های سوختی و همه انواع مخازن را بررسی می کنند. در عین حال اندازه های چنین منابع تغذیه ای فعلا برای ساخت سیستم های نانویی و میکرو بسیار بزرگ است.
روش دیگر برای مشکل تامین تغذیه سیستم های الکترومکانیکی میکرو و نانو با استفاده از باتری های رادیوایزوتوپی مرتبط است.
باتری های رادیو ایزوتوپی ، باتری های اتمی و هسته ای هستند ، این منابع جاری هستند که در آنها انرژی تجزیه رادیواکتیو عناصر متاستاز-هسته اتمی-به الکتریسیته تبدیل می شود. آنها با یک چگالی بالای انرژی در واحد وزن و حجم مشخص می شوند. دوره انتشار انرژی پایدار در طیف گسترده ای از انتخاب نوکلیدها متفاوت است. باتری های رادیوایزوتوپ می توانند برای مدت طولانی و پایدار کار کنند و نیاز به مراقبت نداشته و سروصدا هم ندارند.
خصوصیات منحصر به فرد نیکل ۶۳
امروزه یکی از کوتاه ترین راه های تبدیل انرژی شکافت هسته ای به الکتریکی ، دگرگونی ترموالکتریکی شمرده می شود. در عین حال دانشمندان به طور فعال بروی منابع بتا ولتاژ تحقیق می کنند که نفع زیادی برای کاربرد عملی دارد. مسئله این است که طی استفاده از منابع مینیاتوری تغذیه رادیوایزوتوپ، که تابش نرم بتا دارند، می توان به راحتی سیستم دفاع فیزیکی از کاربر و اشیاء اطراف در مقابل رادیوالکتیو ایجاد کرد. بنابراین چنین منابعی برای استفاده میهنی امیدوار کننده هستند.
دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای « دانشکده مهندسی فیزیک مسکو» خصوصیات الکتروفیزیکی نوارهای نانوکلاستر نیکل را مورد بررسی قرار داده و اندازه های مناسب آزمایشی را برای ایجاد تبدیل موثر انرژی بتا شکافت نیکل ۶۳ به الکتریسیته را انتخاب کردند.
ایزوتوپ نیکل ۶۳ یکی از امیدبخش ترین رادیو نوکلید ها در ولتاژ بتا است. این تابش بتا نرم با ادامه مدت شکافت یعنی ۱۰۰.۱ سال است. بنابراین نیکل ۶۳، عنصر منحصر به فردیست که برای تغذیه ادامه دار سیستمی که به اتلاف انرژی بالا نیاز ندارد مناسب است.
از نقطه نظر مواد ، نیکل همچنین به اندازه کافی فلز خوبی ست یعنی قابل انعطاف (پلاستیکی)، نسبتا بی هوازی (بی اثر) ، به راحتی قابل پردازش بوده و ضمن کار با آن به کانتینری برای حمل و نقل و نگهداری نیاز نیست.
به گفته ی دانشمندان ، افزایش سطح بهره وری از تبدیل انرژی شکافت بتا نیکل ۶۳ به الکتریکی و همچنین جستجوی سیستم های فیزیکی جایگزین ،برنامه های آینده و چشم انداز علم امروزیست.

روش های جدید دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای « دانشکده مهندسی فیزیک مسکو»
پیتر باریسیوک ، استاد گروه مسائل فن آوری و فیزیک دانشکده فن آوری لیزری و پلاسمایی دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای « دانشکده مهندسی فیزیک مسکو» اطلاع داد: محققان سیستم فیزیکی واقعی ساخته اند که اجازه می دهد تولید موثر الکترون های ثانویه مستقیما در داخل نوار نانو ساختار نیکل صورت گیرد و به طور مشخص سیگنال جاری را افزایش می دهد که منجر به برخوردهای متعدد ذرات ناپیوسته بتا میشود.
وی شرح داد: « این سیستم از نقطه نظر اجرای آزمایشی ساده بوده و یک مجموعه از نانوکلاسترهای بسته بندی شده نیکل را با پراکندگی گرادیان ذرات نانو بر اساس اندازه ارائه می دهد که روی سطح دی الکتریک گسترده یعنی اکسید سیلیکون محاصره می گردد.

در جریان تحقیقات دانشمندان به این نتیجه رسیدند که شکل گیری نوارهای نانو کلاسترهای نیکل ۶۳ با پراکندگی گرادیان ذرات ناتو بر اساس اندازه ، امکان منحصر به فرد ترکیب همزمان دو فرآیند را ایجاد می کند. اولا می توان پوششی با اختلاف پتانسیلی ثابت تشکیل داد که تفاوت اندازه ذرات نانو را در جهات معلوم شده مشخص می سازد. ثانیا می توان تبدیل انرژی شکافت بتا نیکل ۶۳ را به جریان الکترون ها بدون استفاده از سیستم های پیچیده اضافی نیمه هادی برای اجرا ایجاد نمود.
نتایج بدست آمده توسط دانشمندان تاکید می کند که نوارهای نانوکلاستر گرادیان نیکل تشکیل شده ، خصوصیات منحصر به فردی دارد. زمینه استفاده از منابع رادیوایزوتوپ با تبدیل ترموالکتریسیته عملا بدون مرز است. از باتری اتمی اندازه های بسیار کوچک برای تغذیه سیستم های میکرو و ناتو الکترومکانیکی تا ضربان سازها، سنسورهای مینیاتوری قند یا فشارخون، سیستم تله متری اشیاء دور از زیر ساخت ها، میکرو روباتها با ویژگی ها و اهداف متفاوت و همچنین دستگاه برای کار مستقل طولانی در فضای دور، در اعماق و در مناطق شمال دور استفاده می شود.
تحقیقات دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای « دانشکده مهندسی فیزیک مسکو» در چارچوب بودجه بنیاد علمی روسیه انجام شد. 

مقررات ارسال کامنتبحث و مناظره
کامنت از طریق فیسبوککامنت از طریق اسپوتنیک