• Русский
  • English
  • Italiano
  • Deutsch
Домой

Статический генератор электрической энергии

2-5Предлагаемое устройство не имеют ни чего общего  с гальваническими элементами питания (батарейками, аккумуляторами и т.п.) и, тем более, с вечными двигателями.

Устройство вырабатывает электроэнергию нетрадиционным методом.

Данное устройство представляет собой генератор, который конвертирует энергию окружающей среды, превращая ее в электричество нетрадиционным методом.

Настоящие устройства работают со строгим соблюдением закона сохранения энергии и представляют собой элементарные электрические генераторы, — источником питания для которых является рассеянная энергия окружающего пространства.

В частности настоящие устройства являются конвертерами широкого спектра низко-потенциальной энергии окружающей среды в электричество постоянного тока.

В первом приближении Настоящие устройства выглядят как самозаряжающиеся конденсаторы, мощность которых пропорциональна их запрограммированной электрической емкости и напрямую зависит от притока энергии из окружающей среды в виде ионизированных частиц, механических колебаний, звука, тепла, света, электромагнитных волн, радиационного фона, магнитного поля земли и т.д. и т.п.

Преимущество: — аналогичных технологий не существует.

Принципиальным преимуществом настоящих устройств является:

— Во-первых, абсолютная коммуникабельность, ввиду широчайшего спектра конвертируемой энергии окружающей среды,

— Во-вторых, долговечность без эксплуатационного обслуживания ввиду отсутствия движущихся частей и деталей.

— В — третьих, устройство не боится коротких замыканий. После замыкания практически мгновенно набирает прежние показатели.

— А также одним из основных преимуществ устройств являются неограниченные возможности в их конструкционном исполнении от традиционных форм в виде общепринятых гальванических элементов, до форм, определяемых спецификой их применения.

Предлагаемые устройства позволяют, телефонам, планшетам, видео камерам и другим приборам работать в автономном режиме длительное время.

Принцип работы: — это условно называемая электрическая губка, которая впитывает электроэнергию окружающей среды, разделяя заряды, при этом самостоятельно вырабатывая электрическую энергию.

2.Статический генератор электрической энергии.1

Работающие установки коммуникабельны и мобильны, при этом можно делить и умножать масштаб установок, создавая нужные параметры для решения различных требований.

2.Статический генератор электрической энергии.8

 

При этом себестоимость производства устройства (генератора), — на уровне традиционныхэлементов питания (батарей, аккумуляторов).

Новая технология позволяет делать получение электроэнергии в высокой степени  технологичной и экономически выгодной.

В устройстве для получения электроэнергии,  отсутствуют  движущиеся детали, что практически исключает  ремонтные и профилактические работы.

Предлагаемая технология, является абсолютно независимой и автономной при длительной эксплуатации.

Устройство не боится коротких замыканий.
— После замыкания практически мгновенно набирает прежние показатели.

Аналогичных  устройств не существует.

А тот факт, что, устройство поглощает, вредный для человека радиационный фон,  перерабатывая его и превращая  в электрическую энергию, — делает технологию нужной и полезной для экологии.
2001

Все выше сказанное, позволяет с уверенностью заявить, — что предлагаемая технология, является технологией 21 века, и позволяет решить новые методы получения экономически выгодной и экологически чистой электрической энергии.

Глобальное потепление климата, катастрофическое ухудшение экологии и целого ряда общеизвестных экономических и политических проблем однозначно подталкивает человечество к поиску новых альтернативных источников энергии.

Научно-исследовательским институтом разработаны новые технологии решающие проблему получения экономически выгодной электрической энергии альтернативным методом.

Продолжим и расскажем подробнее о новых открытиях.

Следующей разработкой альтернативных устройств получения электроэнергии нетрадиционным методом является,
— Самозаряжающийся генератор, — конвертирующий энергию окружающей среды в электричество.

Сейчас приоткроем занавес некоторых секретов происходящих процессов.
Природа подарила человечеству активные диэлектрики, благодаря которым можно изготовлять новый, точнее сказать, нетрадиционный вид альтернативных источников электрической энергии — энергетические губки.

Так называемые энергетические губки способны впитывать, поглощать и концентрировать в себе разнообразную низко потенциальную энергию окружающей среды, и преобразовывать (конвертировать) её в относительно высокопотенциальное электричество, аналогично океанским электрическим скатам или речным электрическим угрям.

Нами опубликовано в открытой печати в виде патентов на изобретения две принципиальные конструкции таких энергетических губок:

— UA № 84117 и RU № 2390907 «Устройство для получения электрической энергии»;

— UA № 85360 и RU № 2419951 «Статический генератор электрической энергии».

1. Устройство для получения электроэнергии.1-21. Устройство для получения электроэнергии.2-11. Устройство для получения электроэнергии.2-21. Устройство для получения электроэнергии.3-2

Дальнейшие публикации о новых более совершенных конструкций энергетических губок временно приостановлено, — до практической реализации уже известных, с целью исключения научно-технического плагиата.

Описанные энергетические губки по своим техническим характеристикам способны заменить традиционные электролитические аккумуляторы, например, в мобильных телефонах, слуховых аппаратах, шахтерских фонарях и т.п. устройствах.

С позиции рядового потребителя энергетические губки при этом обладают рядом неоспоримых преимуществ:
— абсолютная автономность на весь период их эксплуатации, так как они заряжаются самостоятельно даже при непрерывной их работе  на протяжении всего срока действия, не менее 2-3 лет;

С позиции специалистов энергетические губки так же имеют следующие преимущества и перспективу:
— высокую технологичность производства, обусловленную возможностью изготовления энергетических губок методом вакуумного напыления;
—  энергетические губки можно изготовлять любой формы, например, в форме корпуса самого телефона или его кнопок, каски шахтера или в форме прожектора для каски, что позволит снять необходимость носить коробочку с аккумуляторами, и беспокоиться за их подзарядку, всё это будет зависеть от фантазии конструкторов и потребностей заказчика;
— перспектива изготовления энергетических губок мощностью в десятки киловатт с гарантированным сроком службы не менее тридцати лет.

На наш взгляд к вопросу производства долговечных энергетических губок с мощностью исчисляемой киловаттами надо подходить плавно и глубоко обдуманно.

Энергетическая независимость членов общества при всех положительных эффектах может легко привести к коллапсу самого общества.

— энергетические губки большой мощности способны эффективно снижать, как естественный, так и наведённый радиационный фон в окружающей их среде, а так же создавать градиент температур в десятки градусов.

Этот вопрос надо рассматривать отдельно, например, в контексте осуществления климат контроля заданного объема пространства путем изготовления энергетических губок в виде обоев, жалюзи, тканей, облицовочных плиток для полов и стен, карнизов и плинтусов, индивидуальных розеток, само клеек, картин, предметов интерьера, мебели, монтажных блоков, портативных холодильников, целевых контейнеров, медицинских боксов и т.д.

— После патентования двух вышеуказанных устройств дальнейшие разработки не приостановлены.
Нами ведутся исследования по альтернативным источникам электроэнергии в восьми — девяти абсолютно не зависимых друг от друга направлениях.

Публикаций о них пока нет, и поэтому, хотя бы с некоторыми из направлений, я попытаюсь Вас ознакомить, — как можно кратко и с привлечением нескольких любительских фильмов и фотографий первых образцов.

Пожалуйста, перед просмотром фильмов, для более полного понимания принципа работы устройств, ознакомьтесь с сопроводительной аннотацией по теме.

Конструкция и принцип работы супер конденсатора (ионистора) позаимствовано из интернета в рубрике ионистор своими руками. Самодельный ионистор – рисунок 1.

 

2.Статический генератор электрической энергии.4

На рисунке 1 изображена конструкция ионистора. Он состоит из двух металлических пластин, плотно прижатых к «начинке» из активированного угля.

Уголь уложен двумя слоями, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны. Все это пропитано электролитом.

При зарядке ионистора, — в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, — в другой с положительными ионами.

После зарядки ионы и электроны начинают перетекать навстречу друг другу.

При их встрече образуются нейтральные атомы металла, а накопленный заряд уменьшается и со временем вообще может сойти на нет.

Чтобы этому помешать, между слоями активированного угля и вводится разделительный слой. Он может состоять из различных тонких пластиковых пленок, бумаги и даже ваты.

В ионисторах, электролитом служит 25%-процентный раствор поваренной соли, либо 27%-процентный раствор гидроокиси калия.

В качестве электродов применяют медные пластины с заранее припаянными к ним проводами.

Для хорошего сцепления пластины должны быть обезжирены. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их промывают мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды.

Активированный уголь, купленный в аптеке, растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой намазывают тщательно обезжиренные пластины.

При первом испытании пластины с прокладкой из бумаги кладут одна на другую.

Этот ионистор, можно, очень простым и потому высоко технологичным способом, практически не изменяя существующих технологий производства ионисторов, переконструировать в генератор постоянного тока.

На наш взгляд, очень важен тот факт, что уже существующие и налаженные в производстве ионисторов технологии, не надо изменять при внедрении предлагаемого изобретения в реальное производство, — что позволяет быстро внедрить изобретение и запустить экономически выгодную технологию в производство.

Экономика торжествует!

Поставленная цель достигается элементарно — путем введения в электролит демона Максвеллаа.

Следует, отметь, что в настоящее время демон Максвелла уже не является мысленным экспериментом 1867 года, в подтверждение  приведу общеизвестные примеры.

— Для подтверждения вышесказанного и для того чтоб более детально разобраться в сути вопроса, — заинтересованным компаниям необходимо найти в интернете публикации Японских и Американских ученных о демоне Максвелла или перевести несколько дополнений на русском языке, предоставленных ниже.

Как видно из предоставленных описаний достижений мировой науки, — из-за высокой себестоимости, демон Максвелла пока не доступен для рядового потребителя.

Нами найдено решение получения высоко технологичного и не дорогого для производства демона Максвелла, с себестоимостью, на уровне цен традиционно применяемых электролитов и уже использующихся во многих странах в производстве ионизаторов.

В подтверждение демонстрируем фотографии первых сделанных образцов.

®®

®

®®

Также демонстрируем образцы сделанные  по другой технологии.

®®

®®

Дополнительно предоставляем возможность просмотреть документальные фильмы на нашем сайте и в интернете.
1)   http://www.youtube.com/watch?v=D0eX2ZPzJik

2)   http://www.youtube.com/watch?v=QO0I7RPdSas

3) http://www.youtube.com/watch?v=JLvA51szF60

Предоставленная информация, а также, фильмы и фотографии, доказывают, — что за пройденное время, работы не прекращаются и, достигнут вполне ощутимый прогресс.

А именно, что в «условиях кухни», руками,  уже собраны источники получения электроэнергии нетрадиционными методами, в десятки раз меньше по размеру и в сотни раз мощнее существующих устройств.

Уверенны, что после достигнутых результатов, — возможно и целесообразно, рассматривать вопрос реального производства.

На наш взгляд, — возможно:

— купить (от Китая-Кореи-Индии-Турции до Германии и США) готовую линию по производству ионисторов стоимостью $ 100 000-$ 800 000, в зависимости от производительности и страны изготовителя,

— заранее согласовав с изготовителем линии геометрические размеры ионистров с размерами традиционных батареек,

— установить реконструированную линию в наиболее экономически удачной стране,

— добавить нового, улучшенного нами демона Максвелла,

— и после этого выбросить на рынок новый продукт и занять лидирующие позиции.

Следует отметить, что экспериментальные ионисторы двухлетней давности и более свежие полугодовой давности отличаются увеличенной площадью двойного электрического слоя за счет природы карбоновых электродов и более совершенными свойствами секционируемого нами демона Максвелла.

В связи с тем, что исследования в этом направлении нами продолжаются, мы можем уже продемонстрировать, пока самую первую, элементарную ячейку абсолютно твердотельного ионистора изготовленную уже методом вакуумного напыления.

Абсолютно твердое тело ионистора и его, не превзойденные электротехнические свойства, достигаются использованием в качестве материала электродов АПП (алмазоподобных пленок), превосходящих в десятки раз углеродные нано трубки по удельной поверхности, а также использованием твердых электролитов и более совершенного нашего демона Максвелла.

Предполагаем, что такой технологический подход, позволит нам в ближайшее время  получить технологию производства не дорогих самозаряжающихся ионисторов превосходящих по своей удельной электрической емкости литиевые батарейки.

А новый экологически чистый и экономически выгодный подход в получении электрической энергии, позволит изобретению занимать лидирующие позиции длительное время в 21 веке.

На наш взгляд демон Максвелла для обывателя продемонстрирован, а сама уникальность предмета изобретения доказана наяву.

Хочу подчеркнуть, что предоставленная информация по демонстрации изобретения, не является цирковым фокусом,

— так как у нас нет необходимости создания иллюзии за кадром, потому что мы не можем позволить себе заниматься обманом.

Во всем увиденном на фото и видео репортаже, можно убедиться при демонстрации во время личной встречи.

Предоставленная для ознакомления информация, еще раз подчеркивает, что все сделанное на экране, преследует единственную цель – обеспечить наглядность демонстрации изобретения, и ни в коем случае не попытку напустить туману для поднятия имиджа.

Осталось на словах предоставить информацию, что элементарную ячейку можно изготовлять с самовосстанавливающимся напряжением 2,5 вольта,

— при этом энергетическая мощность будет прямо пропорциональна электрической емкости ячейки, а сроки непрерывной эксплуатации предлагаемых ионизаторов нового поколения, будут работоспособными сотням тысяч моточасов.

Для большей ясности по теме проекта, ознакомьтесь с предоставленной ниже дополнительной информацией с интернета.

При заинтересованности, — предоставим дополнительную информацию и обеспечим сопровождение проекта авторским надзором при внедрении технологии.

p.s. Ожидаем взаимовыгодных предложений по сотрудничеству.


Если Вас заинтересовало изобретение, ознакомитесь с дополнительной информацией с интернета.

Японцы создали демона Максвелла.

membrana, 16 ноября 2010.

Основа опытной установки: ротор из пары микросфер и четыре электрода (A-D), на которые подаётся синусоидальное напряжение со смещёнными фазами (шарики и электроды показаны в разном масштабе) (иллюстрация Shoichi Toyabe, Eiro Muneyuki, Masaki Sano /Nature Physics).

Демона Максвелла — мысленный эксперимент, покушающийся на второе начало термодинамики, удалось поставить в реальности физикам из университетов Тюо (Chuo University) и Токио (University of Tokyo).

Японцы создали два связанных шарика полистирола диаметром 0,3 микрометра каждый. Один находился на поверхности стекла, второй мог вращаться вокруг первого. Установку при этом заполняла жидкость. Её молекулы хаотично подталкивали шарики (броуновское движение), естественно, с равной вероятностью, как по часовой, так и против часовой стрелки.

®

Системы с обратной связью, говорят японские физики, могут представлять собой машины нового типа, преобразующие информацию в энергию.

Теоретически в будущем подобные устройства могли бы питать за счёт броуновского движения микромашины. На рисунке показана условная схема эксперимента.

Положение вращающегося ротора тут заменено шариком, прыгающим по ступенькам случайным образом. Когда шарик прыгает вверх, умный демон Максвелла ставит барьер, не позволяющий шарику скатиться обратно.

При этом «демон» сам не подталкивает шарик (иллюстрация Mabuchi Design Office /Yuki Akimoto).

Далее авторы добавили слабое электрическое поле, которое создавало крутящий момент. Это был аналог лестницы, по которой шарик мог «взбираться», увеличивая потенциальную энергию. Иногда молекулы толкали ротор против действия поля (подъём), иногда в сторону поля (прыжок по ступенькам вниз). Но в целом ротор вращался туда, куда его толкало внешнее поле.

Но вот физики добавили «демона» — высокоскоростную камеру, наблюдающую за шариком, и компьютер, управляющий полем.

Каждый раз, когда ротор в броуновском движении делал шаг против поля, компьютер сдвигал последнее так, что шарик мог повернуться, но когда ротор пытался вращаться обратно, поле блокировало его.

Так был создан аналог открываемой и закрываемой демоном Максвелла дверцы: ротор увеличивал свою энергию за счёт теплового движения молекул.

Законов природы, впрочем, установка не нарушает, поскольку для работы «демона» (камеры, системы коррекции напряжения) необходима энергия.

Но японцы подчёркивают: данный опыт впервые на практике доказал реальность теплового насоса — демона Максвелла, теоретически обоснованного Лео Сцилардом в 1929 году.

Такая машина извлекает энергию из изотермической окружающей среды и преобразует её в работу.

®

Общий принцип теплового насоса – демона Максвелла («двигатель Сциларда»).

Макроскопическая система (компьютер) управляет событиями в микроскопической системе (в реальности – ротор и поле, а условно – комната с молекулами и перегородкой) за счёт получения информации о ней.

Энергия в микроскопической системе растёт (и может производить полезную работу), но не вполне бесплатно, поскольку «демон» потребляет энергию на получение информации и управляющие действия (иллюстрация Shoichi Toyabe, Eiro Muneyuki, Masaki Sano /Nature Physics).

Новый эксперимент, утверждают его авторы в статье в Nature Physics, позволил также проверить уравнение Ярзинского (Jarzynski equality), описывающее преобразование информации в энергию.

Учёные посчитали, сколько бит содержали кадры с положением ротора, и установили, что при комнатной температуре один бит, превращается в 3 х 10 -21 джоулей, в полном соответствии с теорией, — сообщает New Scientist.(Читайте о других экспериментах, — с ротаксаном и нано трубками — в которых наблюдалась аналогия с демоном Максвелла.)

Демон позапрошлого века нарушил равновесие круглых молекул.
Владислав Карелин,                                                                                                                                                      2 февраля 2007.
Раньше считали, что демон Максвелла мог караулить только сообщающиеся сосуды с газом. Теперь оказалось, что его можно заставить работать и с хитрыми молекулами, надетыми на другие молекулы (иллюстрация Peter Macdonald, Edmonds UK).

Мистика не чужда точной науке. Даже физики порой вынуждены прибегать к помощи оккультных сил. Набравшись смелости и начитавшись об одном таинственном существе почти полуторавекового возраста, учёные взялись за работу и — изумлённым исследователям явился демон!

К счастью, ситуацию удалось удержать под контролем.
Природа способна на всякие технологические чудеса.
Она часто использует в важных биологических процессах механизмы, которые можно назвать молекулярными двигателями. Эти «естественные моторы» вдохновляют учёных на создание чего-то похожего в своих лабораториях.
Однако сотворить такие устройства на молекулярном уровне не так просто.
Тепловая энергия в микромире проявляет себя не так, как в привычных для нас макро условиях. На микроуровне тепло превращается в кинетическую энергию мельчайших частиц, которые постоянно дёргаются, находясь в непрерывном броуновском движении.
Темп этих перемещений столь велик, траектория молекул из-за постоянных столкновений так непредсказуема, а их самих так много, что эти частички схватить не удастся никаким пинцетом.
Однако контролировать движение молекул в некоторых случаях учёным очень хотелось бы. Проблема эта достаточно давняя и беспокоит умы с середины XIX века, хотя значительных прорывов в этой области было сделано мало.
Максвелл придумал несколько разных режимов работы своего демона.
A) Демон Максвелла устраивает жёсткий фей контроль для молекул. Пропускает только синие (предположим, что они холодные), красным (горячим) вход закрыт.
Через некоторое время в одном сосуде остаются горячие, а во втором собираются холодные. В итоге – очевидный температурный дисбаланс.
®
B) Другой случай. На этот раз демон готов пропускать кого угодно. В одном сосуде молекул становится больше, чем в другом, но итог такой же, как в первом случае: один из сосудов (где молекул много) становится горячее (иллюстрация с сайта s119716185.websitehome.co.uk).
Скорость движения молекул связана с теплотой. Если у учёных появится возможность управлять ими, то, значит, они смогут управлять и температурой различных систем.
Размышляя над такими проблемами, английский физик Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell) предложил простой способ «администрировать» поведение молекул.
Речь идёт всего лишь о мысленном эксперименте, который, правда, оставил огромный след в науке и вошёл во все учебники физики. Придуманная Максвеллом система состоит из двух сосудов, наполненных газом и сообщающихся между собой.
Отверстие, которое соединяет ёмкости, может закрываться и открываться с помощью очень лёгкой затворки, которой управляет демон (этого мистического субъекта, пришлось допустить в теорию).
Правда, что это за демон, откуда он и как его зовут – не уточняли, поэтому впоследствии (для соблюдения научной последовательности) демона так и прозвали – демон Максвелла.
Демон должен следить за тем, какие молекулы в результате своего хаотического движения подлетают к отверстию.

В зависимости от их скорости демон открывает заслонку, «сортируя» молекулы так, чтобы в одном сосуде оставались «холодные» (медленные), а в другом – «горячие» (быстрые).

®

Джеймс Клерк Максвелл (1831-1979 годы).

Помимо прочих достижений в области физики и математики великий ный описал принцип работы термодинамического демона.
Но как его следует изображать на картинках – не уточнил. Поэтому в науке не сложилось единого мнения о том, красный демон или зелёный, и должны ли у него быть рога, хвост и трезубец (фото с сайта ifi.unicamp.br).
Если бы такой демон мог существовать в реальности, то его работа привела бы к нарушению Второго закона термодинамики. Напомним, закон гласит, что тепло не может самопроизвольно переходить от холодного тела к горячему.
А ведь, нарушив этот запрет, можно было создать тепловую машину, которая работала бы без потребления топлива и энергии…

Разумеется, у Максвелла не было никаких планов насчёт разрушения термодинамики, да и строить вечных двигателей он не хотел. Физик всего-то задумал проиллюстрировать статистическую природу Второго закона.
Однако впоследствии эта «демоническая модель» нередко вдохновляла многих – от изобретателей до философов, хотя и оставалась в стороне от практики «большой науки».
Однако демон оказался живуч и заявил о себе спустя ровно 140 лет.
Может быть, это даже не демон, а какой-нибудь джинн, способный томиться веками в безвестности, терпеливо ожидая своего часа. Жаль, что Максвелл в этом не признался.
Но, так или иначе, химики университета Эдинбурга (University of Edinburgh) из исследовательской группы Дэвида Лея (David A. Leigh) создали молекулярную машину, принцип действия которой основан на работе такого демона.

®®

Профессор Дэвид Лей. Он смог приручить демона Максвелла для экспериментов в области термодинамики, хотя это и было непросто. Сможет ли он сделать то же самое в области карточных игр – пока неизвестно (иллюстрация с сайта s119716185.websitehome.co.uk).
Эта нано машина представляет собой ротаксан.
Ротаксаны – это молекулярные структуры, состоящие из замкнутой циклической молекулы, нанизанной на линейную молекулу, у которой на концах имеются объёмные группы, которые не дают кольцевой молекуле соскочить.
В последнее время эти структуры стали пользоваться большой популярностью в различных нано технологических экспериментах (например, мы рассказывали о солнечном моторе на основе ротаксана).
Как правило, в предыдущих опытах использовались перемещения молекулы-кольца. Это движение имеет случайный характер, и теперь учёные решили придумать способ как-то им управлять.

Для этого они сделали несколько модифицированный ротаксан.

Во-первых, в линейную молекулу «вставлена» молекула углеводорода стильбена. Стильбен разделяет молекулу на две части и служит своего рода воротами (об этом дальше).

Кроме того, в каждом отсеке линейной молекулы есть «липкое место» – область, к которой молекула «прилипает», то есть выше вероятность обнаружить её именно там. Причём в одном «куске» молекулы этот участок находится ближе к воротам, а в другом – ближе к концу.
Плюс к этому, система способна реагировать на свет.

®

Слева изображены изменения исследованного ротаксана, а справа – изменения, которые должны были бы происходить в результате действий демона над сосудами с газом.
Красная окружность – круговая молекула, нанизанная на линейную, оттенками синего и зелёного показаны «липкие» участки. a) В первоначальном положении линейная молекула «закрыта» (ворота указаны стрелкой). b)
В результате освещения ворота открываются, и из-за теплового колебания круговая молекула переходит на другую часть линейной © и прикрепляется к «липкому» месту, после чего (d) ворота закрываются. Равновесие сместилось.
При облучении данной конфигурации круговая молекула, скорее всего, не откроет ворота и не перейдёт на прежнюю позицию (иллюстрация Viviana Serreli, Chin-Fa Lee, Euan R. Kay, David A. Leigh).
В исходном состоянии ворота стильбена закрыты. Если излучение падает на циклическую молекулу, то она сигнализирует об этом воротам.
Это проявляется в том, что кольцо передаёт воротам некоторую энергию, которой хватает им, чтобы открыться и закрыться за короткий промежуток времени.
Так как в одной части молекулы кольцо находится ближе к воротам, то выше вероятность того, что открытые ворота молекула пройдёт именно из этой части, и что энергетический сигнал от неё дойдёт до ворот.
Работая с большим количеством таких систем, учёные увидели то, что и ожидали: в итоге большинство кольцевых молекул оказалось в одной части ротаксана. Равновесие оказалось смещённым.

Циклические молекулы, как им и полагается, колеблются — так как обладают некой тепловой энергией (опыт проводился при 25 градусах по Цельсию).
А это значит, что вместе со смещением молекул в пространстве произошло и смещение теплового равновесия.

Если таким образом равновесие будет смещено, скажем, в большом количестве ротаксановых структур, то сдвиг будет очень заметен.

А итог – тот самый, который Максвелл предсказал только теоретически – нарушение Второго закона термодинамики: одна часть системы станет холоднее другой.

®

А одна художница, вдохновившись демоном Максвелла-Лея, решила возложить на него ответственность не только за ворота, но и за кольца. Вот такой симпатяга (иллюстрация Regina Fernandes – Illugraphics).
Впрочем, со столь скоропалительными выводами торопиться не будем.
В формулировке закона говорится о невозможности перехода, происходящего спонтанно. То есть – без дополнительного подведения энергии.
А в данном эксперименте некий расход энергии был – световое излучение. Так что за термодинамику можно быть спокойным – она осталась целой и невредимой.
К тому же, реализованный проект даже не очень-то похож на вечный двигатель – как ни как, достигнутое соотношение энергии между двумя частями ротаксанов в среднем составляло 7:3, не более.
Это, конечно, очень впечатляющее значение для экспериментальной физики, но далёкое от всякой фантастики. Что ж, возрадуемся снова: и на этот раз никаких посягательств на классическую физику не случилось.
При этом интересно, что поведение разработанной системы описывается моделью с демоном Максвелла.
Пусть и не с всемогущим, но зато с тем самым, о котором великий физик рассказывал в XIX веке.

Демон Максвелла во плоти или ещё один вариант нано мотора.

Источник: Yahoo.

Похоже, что в области нано машин, которые ещё очень и очень далеки от коммерческого внедрения, уже намечается конкуренция: в прошлом году мы сообщали о разработке университета Райса, а на днях шотландские химики из университета Эдинбурга заявили о создании нано мотора, воплощающего идею «демона Максвелла», высказанную 150 лет назад.

®

Нано мотор, созданный группой шотландских ученых во главе с Дэвидом Леем (David Leigh), состоит из нескольких молекул, приводимых в действие квантами света – фотонами.
Для преобразования энергии света в механическую энергию используется тот факт, что строение молекул в основном и возбужденном состоянии (то есть, после поглощения фотона) отличается друг от друга – задача только зафиксировать молекулу в нужном для мотора конечном состоянии.
И эта задача была решена.
Как сообщает источник, группа Лея продемонстрировала работоспособность молекулярной машины, перемещая каплю воды вверх по наклонной плоскости, правда, пока на небольшое расстояние.
Однако ученые исполнены оптимизма относительно перспектив своей технологии, полагая, что в будущем на её основе смогут создавать искусственные мышцы и микробиологических нано роботов.
Кроме того, уже продемонстрированное применение в качестве транспортера воды может оказаться весьма интересным для производителей микропроцессоров – эффективное охлаждение становящихся всё более капризными компьютерных чипов является второй по остроте проблемой после минимизации токов утечки. Кстати, британские коллеги Лея, как мы сообщали, как раз предлагают способ охлаждения микросхем с помощью нано жидкостей.

Выпрямитель тепла напоминает демона Максвелла.
Леонид Попов,                                                                                                                                                           22 ноября 2006.
Углеродные нано трубки для современных учёных — не только объект исследования, но и строительный материал для создания диковинных устройств с немыслимыми ранее свойствами (иллюстрация с сайта physics.berkeley.edu).
В будущем компьютеры станут работать не за счёт управления потоками электронов. И даже не на фотонах. Они смогут оперировать фононами — квантами тепловых колебаний атомарной решётки вещества. Во всяком случае, первый шаг в этом направлении уже сделан: физики построили фононный диод.
Вопрос на знание физики школьного уровня. Если при разности температур в 10 градусов через слой некоего твёрдого материала толщиной в один сантиметр за секунду проходит 10 джоулей энергии, сколько пройдёт тепла в обратном направлении, если мы будем нагревать аналогичным образом не левую, а правую сторону этого же материала?
Ответ кажется очевидным: ровно столько же. Ведь теплу всё равно, в какую сторону распространяться.
А теперь представьте, что скорость теплопередачи у некоего объекта меняется в зависимости от направления потока энергии.
Что получится?
Получится тепловой аналог электрического диода.
Надо отметить, что в последнем варианте электрическое сопротивление различается в зависимости от направления тока в тысячи и тысячи раз.
А в реально построенном тепловом диоде соответствующая разница в теплопроводности пока несравненно скромнее. Но дело тут не в цифрах — важен сам факт.

®

Алекс Зеттл «собаку съел» на различных исследованиях в области нано технологии и на изучении необычных материалов (фото с сайта physics.berkeley.edu).
О создании первого в мире твердотельного термического выпрямителя (Solid-State Thermal Rectifier), или термического диода, отрапортовали в журнале Science профессор Алекс Зеттл (Alex Zettl) из университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley) и его соавторы.

Кстати, читателям «Мембраны» Зеттл уже знаком: это он создал самый маленький в мире двигатель, поперечник которого составляет всего 200 нанометров.
Четыре года назад Мишель Пейрар (Michel Peyrard) из Высшей школы Лиона (École Normale Supérieure de Lyon) первым предложил план построения теплового диода. Вот, кстати, одна из его свежих работ (PDF-документ), посвящённых физике этого удивительного устройства.
Пейрар вспомнил, что разные материалы по-разному меняют свою теплопроводность в зависимости от температуры.

И вместе с коллегами решил сделать тепловой выпрямитель, комбинируя тонкие слои определённых материалов. Но, несмотря на колоссальную сферу потенциального применения теплового выпрямителя (диода), Пейрар никогда не пробовал воплотить эти идеи в эксперименте.
По другим теориям, тепловой выпрямитель можно было бы создать иным способом: построить одномерную проводящую систему, у которой на одном конце сосредоточено больше массы, чем на другом.
Вот эту версию и предложил проверить на практике аспирант профессора Зеттла Чих Вэй Чан (Chih-Wei Chang).
Зеттл и коллеги обратили своё внимание на нано трубки: ведь из-за огромного соотношения между длиной и диаметром их практически можно считать одномерными объектами. Для тепловых потоков, во всяком случае.
Для опыта воспользовались нано трубками двух видов — из углерода и из нитрида бора, диаметром 10 и 40 нанометров.

Но как создать разницу в распределении массы?

®

Упрощённая схема теплового диода. Решётку нано трубки с одного конца закрывает конус из аморфного композита (иллюстрация с сайта sciencemag.org).

Учёные решили покрыть нано трубки неравномерным слоем специально подобранного аморфного материала (C9H16Pt), который с одного конца был нанесён весьма щедро, а к другому плавно сходил, на нет.

Такую нано трубку закрепляли между электродами на основе кремния и платины — они служили попеременно то нагревательным элементом (на одном конце трубки), то термодатчиком (на другом).

Посылая тепло сначала от одного конца нано трубки к другому, а потом — в противоположном направлении, исследователи каждый раз измеряли её теплопроводность.

Они убедились, что при передаче тепла от конца с большой массой к более лёгкому краю этого устройства по трубке пробегало на 7% больше фононов, чем при передаче энергии в обратном направлении.

®

Фотографии опытной установки. Нано трубка до и после напыления конуса. Графики внизу показывают изменение в теплопроводности. Чёрные точки — параметры «голой» нано трубки. Красные и синие — параметры готового теплового диода при прохождении тепла в одну и другую сторону соответственно (фото с сайта sciencemag.org).

Эта невысокая эффективность ещё недостаточна для практического использования новинки. Однако, как справедливо заметил профессор Джулио Казати (Giulio Casati) из итальянского университета Инсубрии (Università degli studi dell’Insubria), который вместе с Пейраром первым предложил идею теплового выпрямителя, «это — первый шаг»: «Когда учёные построили первый электрический диод, его эффективность также была очень низкой, — напомнил Казати, — таким образом, нужно ещё время».

Но даже 7 — процентное отличие в теплопроводности при протекании энергии в разных направлениях впечатляет.

Авторы новой работы пишут, что его нельзя объяснить в рамках обычной теории распространения тепла и предлагают «приспособить» для этого гуляющие по нано трубке солитоны.

Арунава Маджумдар (Arunava Majumdar), ещё один соавтор эксперимента с нано трубками, говорит, что, поскольку тепловые фононы не имеют заряда, ими нельзя управлять на манер электронов в микросхемах. Однако фононный выпрямитель — вот он, построен живьём.
А это означает, что в будущем могут появиться и другие необычные системы, командующие потоками тепла.
Это могут быть не только диковинные вычислительные устройства, но и, скажем, необычные системы охлаждения микросхем или новые энергосберегающие материалы для зданий.

Маджумдар рассказывает, что следующим шагом научной группы будет изучение различных конфигураций нано трубок и различных вариаций платинового покрытия.

Учёные попробуют повысить разницу в теплопроводности «вправо» и «влево», меняя геометрию и химический состав устройства.

Нам же остаётся помечтать, к примеру, о создании фононных транзисторов. Или о воплощении демона Максвелла.
Напомним, этот демон — плод мысленного эксперимента знаменитого английского физика Джеймса Максвелла (James Clerk Maxwell).
В этом эксперименте законы термодинамики нарушались путём быстрого открывания и закрывания дверей перед носом молекул, имевших разную скорость, из-за чего терялось тепловое равновесие без затрат энергии. Похоже на прибор, созданный физиками?


 

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Сообщение