कॉमेटियर द्वारा प्रायोजित।
स्टील की तुलना में 100 गुना मजबूत आकर्षक सामग्रियां हैं जो भविष्य की प्रौद्योगिकियों के बहुरूपदर्शक *चैनल* कर सकती हैं । शून्य-कार्बन ऊर्जा भविष्य में
तेजी से संक्रमण के लिए उन्हें अक्सर एक कुंजी * नाली * के रूप में सम्मानित किया जाता है
। हालांकि, जबकि इन ग्रैफेन आधारित छोटे ट्यूबों को लगभग 30 वर्षों तक क्रांतिकारी के रूप में देखा
गया है , फिर भी उन्होंने इसे बाजार में नहीं बनाया है। लेकिन
हम दिलचस्प उपयोग के मामलों की दिशा में धीमी प्रगति देख रहे हैं, जैसे कि हाल ही में हुई प्रगति जो
सीएनटी को अपशिष्ट गर्मी से स्वच्छ बिजली उत्पन्न करने के लिए *हॉट स्टफ* में बदल सकती है। आइए
कार्बन नैनोट्यूब पर दोबारा गौर करें और देखें कि चीजें कैसे आकार ले रही हैं।
मैं मैट फेरेल हूं ... अनिर्णीत में आपका स्वागत है।
लगभग एक साल पहले मैंने कवर किया था कि कैसे कार्बन नैनोट्यूब एक अन्य वीडियो
में सौर ऊर्जा को बढ़ावा देने में सक्षम हो सकते हैं
, इसलिए मैंने सोचा कि इस विषय पर फिर से विचार करने का यह एक अच्छा समय है। और मैं एक वैज्ञानिक नहीं हूं,
लेकिन इन तकनीकों को व्यापक दृष्टिकोण से देखना पसंद करता
हूं , वे हमारे जीवन को कैसे प्रभावित कर सकते हैं,
और यदि वे वास्तव में बाजार में आ रहे हैं। मुझे पता है कि आपने शायद
ग्रैफेन और कार्बन नैनोट्यूब पर
बहुत सारे वादे सुने हैं जो
अभी तक वितरित नहीं किए गए हैं, लेकिन शोधकर्ता
अपनी अभूतपूर्व क्षमता * चैनल * के लिए नए रास्ते खोल रहे हैं , साथ ही साथ उनके निर्माण में सुधार के तरीके ढूंढ रहे हैं । और यह वह अंतिम बिंदु है जो CNTs के साथ सबसे बड़े स्टिकिंग पॉइंट्स में
से एक है। आइए आपकी याददाश्त * और मेरी * को भी ताज़ा करें कि नैनोटेक्नोलॉजी क्षेत्र की *खोखली कब्र* होने का क्या मतलब है । हालांकि सीएनटी को पहली बार 1950 के दशक के अंत में देखा गया था, जो ग्राफीन की दो परतों से बना था। बिल्कुल आकर्षक नाम नहीं, लेकिन बहुत
सटीक।
जब से Iijima ने उन्हें जीवन में उतारा है, CNTs अंतहीन काल्पनिक अनुप्रयोगों से जुड़े रहे हैं।
सबसे अधिक *बाहर* भविष्यवाणी करने के लिए एक अंतरिक्ष लिफ्ट की तरह। हालाँकि, *खगोलीय*
वादा कभी पूरा नहीं किया गया। इसका एक कारण यह है कि जब आप सीएनटी को लंबे तंतुओं में
घुमाने की कोशिश करते हैं, तो उनकी असाधारण ताकत 100 गुना कम हो जाती है। अब, मुझे स्पष्ट रूप से
संदेह है कि क्या सीएनटी हमें कभी अंतरिक्ष में ले जाएंगे, लेकिन वे निश्चित रूप से बिजली का
संचालन कर सकते हैं । ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक कार्बन परमाणु में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होता है जो
चारों ओर बहने की प्रतीक्षा नहीं कर सकता । जबकि MWCNTs चालकता भौतिक ज्यामिति से प्रभावित नहीं होती है, SWCNTs में
धात्विक या अर्धचालक व्यवहार हो सकता है, जिस तरह से ग्राफीन परत को घुमाया जाता है,
उर्फ ​​चिरल ​​कोण। नतीजतन, आप डिजाइन द्वारा कम या ज्यादा प्रवाहकीय
विन्यास के साथ समाप्त कर सकते हैं , जैसे आर्मचेयर, ज़िग-ज़ैग और चिरल नैनोट्यूब। फिर से, आपको नामों
से प्यार करना होगा ... कुर्सी? वैसे भी, आर्मचेयर संरचना वाले सीएनटी विद्युत दृष्टिकोण से धातुओं के
समान होते हैं । इसलिए वे पावर केबल बनाने पर फोकस कर रहे हैं।
लेकिन चुनौती इन नैनोवायरों को यथासंभव लंबे समय तक बनाने में सक्षम हो रही है।
2014 में वापस, प्रयोगशाला के वर्षों के काम के बाद, राइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने नैनोट्यूब को
एक ऐसे फाइबर में बुना * जो तांबे की तुलना में 4 गुना अधिक प्रवाहित करता था। केबल भरते समय, ये आर्मचेयर
DWCNT तार तांबे की तुलना में कम नुकसान को बनाए रखते हुए लंबी दूरी पर बिजली स्थानांतरित कर सकते हैं
। आप देख सकते हैं कि उनका स्केल-अप हमारे ग्रिड को इतना अधिक कुशल क्यों बना सकता है।
लेकिन हमारे पास एक *मैक्रो* समस्या है। शुद्ध आर्मचेयर सीएनटी का बड़े पैमाने पर उत्पादन करना बहुत मुश्किल है,
जो मुझे एक मिनट में मिल जाएगा।
संभावित रूप से बेहतर ग्रिड के अलावा, शोधकर्ताओं ने हाल ही में सीएनटी के
लिए एक नया * धागा * खोला है : अपशिष्ट गर्मी का अधिकतम लाभ
उठाना। सौर पैनल या बिजली
संयंत्र जैसे स्रोतों के बारे में सोचें । लेकिन इससे पहले कि मैं उस गर्म कार्बन नैनोट्यूब उन्नति में
उतरूं ... आइए एक और गर्म विषय के बारे में बात करते हैं ... आज के प्रायोजक कॉमेटियर और कॉफी पर उनका अनूठा दृष्टिकोण। यह बहुत अच्छा है
... या मुझे गर्म कहना चाहिए।
मुझे कॉफी पसंद है, लेकिन दुर्भाग्य से मैं इसे ज्यादा नहीं पी सकता क्योंकि इससे मुझे माइग्रेन होता है, लेकिन
मेरी पत्नी नियमित रूप से रोजाना कॉफी पीती है । हमने सब कुछ करने की कोशिश की है, जिसमें
अपनी खुद की फलियों को पीसना और प्रेस का उपयोग करना शामिल है, जिसका स्वाद बहुत अच्छा है लेकिन यह बहुत काम और
सफाई है।
कॉमेटियर अन्य कॉफी की तरह नहीं है, यह बरिस्ता-गुणवत्ता वाली कॉफी है जिसे विज्ञान के माध्यम से बेहतर बनाया
गया है और स्वाद और ताजगी में लॉक करने के लिए फ्लैश-फ्रोजन है। वे क्षेत्रीय विशेषता रोस्टरों के साथ काम करते हैं,
इसे पूर्णता के लिए पीसते और पीते हैं, और फिर इसे आपके दरवाजे पर पहुंचाने के लिए फ्लैश फ्रीज करते हैं।
आपको बस इतना करना है गर्म पानी के 8 औंस जोड़ने और आनंद है। यह स्वादिष्ट है ... मेरी पत्नी
कॉमेटियर को एक बड़ा अंगूठा देती है।
मुझे भी स्वाद पसंद है। यह समृद्ध, स्वादिष्ट और चिकना है। यह वास्तव में ऐसा स्वाद लेता है जैसे यह एक कॉफी शॉप से आया
हो, लेकिन इसे बनाने में मेरी ओर से कोई प्रयास नहीं किया गया। और मुझे यह भी पसंद है कि कॉमेटियर
स्थिरता के लिए प्रतिबद्ध है। कैप्सूल एल्यूमीनियम से बने होते हैं और उनकी पैकेजिंग के साथ
ही 100% पुनर्नवीनीकरण योग्य होते हैं । और कॉमेटियर अपने खर्च किए गए मैदानों को खाद बनाते हैं।
एक सीमित समय के लिए, कॉमेटियर के पास आप सभी के लिए एक विशेष पेशकश है - अभी आप
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और 30% से अधिक की छूट है! चैनल को सपोर्ट करने के लिए कॉमेटियर और आप सभी को धन्यवाद।
अब गर्म कार्बन नैनोट्यूब उन्नति पर वापस...
अमेरिकी ऊर्जा सूचना एजेंसी के अनुसार, अमेरिका में बिजली पैदा करने के लिए उपयोग की जाने वाली 60% से अधिक ऊर्जा
गर्मी के रूप में खो जाती है। ठीक है, जाहिर तौर पर सीएनटी इस अप्रयुक्त थर्मल पावर को पुनर्प्राप्त
करने और इसे नवीकरणीय बिजली में बदलने के लिए एक अच्छा फिट हो सकता है । और
यहां के नवप्रवर्तनकर्ताओं में एक *सामान्य सूत्र* प्रतीत होता है। एक बार फिर, चावल विश्वविद्यालय।
बिजली के तारों में सुधार के बाद , चावल वैज्ञानिकों ने एसडब्ल्यूसीएनटी का इस्तेमाल किया ... रुको, चावल वैज्ञानिक? मुझे लगता है कि
यह पूरी तरह से अलग बात है ... राइस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने SWCNTs का उपयोग अपशिष्ट ताप-से-ऊर्जा
उपकरण बनाने के लिए किया। मूल रूप से, उन्होंने एक कार्बन नैनोट्यूब फिल्म तैयार की जिसमें गुहाएं होती हैं जो
सूर्य से अवरक्त गर्मी को फँसाती हैं और इसकी बैंडविड्थ को कम करती हैं। ऐसा करते समय, वे फोटॉन
को छोड़ देते हैं, जिन्हें कुशलता से बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। शोधकर्ताओं का दावा है कि
सौर पैनलों के भीतर उनके हीट-रिकवरी डिवाइस को एकीकृत करने से उनकी दक्षता 80% तक बढ़ जाएगी।
आज बाजार में उपलब्ध सौर पैनलों की तुलना में , जो लगभग 23% से ऊपर नहीं जाते हैं, यह
नाटकीय लगता है। लेकिन आपको उनकी तुलना अन्य प्रयोगशाला सौर सेल परीक्षणों
में क्षमता से करने की आवश्यकता होगी , जो लगभग 50% अंक हैं। इसलिए इस दावे को अभी भी जांचने और
प्रयोगशाला से बाहर निकलने की जरूरत है।
बस इसी अगस्त राइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अपने सिलाई कौशल में सुधार किया और
अपना नवीनतम ट्यूबलर संग्रह जारी किया ... एक सीएनटी युक्त कपड़ा जो गर्मी को बिजली में बदल देता है।
यह हरित ऊर्जा की दुनिया में एक नया फैशन ट्रेंड स्थापित कर सकता है। अपने ड्रेसमेकर की
टोपियां दान करते हुए, वैज्ञानिकों ने DWCNTs फाइबर से एक स्मार्ट कपड़ा तैयार करने के लिए एक सिलाई मशीन का उपयोग किया है।
जैसा कि यह पता चला है, यह ट्यूबलर ड्रेस एक थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर है। मूल रूप से, यह सूर्य के प्रकाश और अन्य ताप स्रोतों को बिजली में
परिवर्तित कर सकता है । टोक्यो मेट्रोपॉलिटन यूनिवर्सिटी और राइस यूनिवर्सिटी कार्बन हब
द्वारा संयुक्त रूप से स्थापित एक प्रयोगशाला प्रयोग के दौरान , इस *सुपरचार्ज्ड* कपड़े ने
एलईडी लाइट को चालू करने के लिए हॉटप्लेट से गर्मी का उपयोग किया । यह आपके लिए एक *शक्तिशाली*
उपलब्धि की तरह नहीं लग सकता है , लेकिन इस नई सीएनटी कपड़ों की लाइन ने एक रिकॉर्ड-ब्रेकिंग पावर फैक्टर मारा जो
वाणिज्यिक मानक से तीन गुना बड़ा है।
लेकिन यह कैसे काम करता है? अनिवार्य रूप से, जब भी सामग्री में तापमान ढाल होता है तो आप बिजली उत्पन्न
करते हैं। यानी इसका एक किनारा दूसरे से ज्यादा गर्म होता है। यह सुनने में जितना
अजीब लगता है, अलग-अलग नैनोट्यूब में एक *विशाल* शक्ति कारक होता है। यह वह ऊर्जा घनत्व है
जिसे आप किसी विशेष तापमान अंतर के आधार पर किसी सामग्री से प्राप्त कर सकते हैं।
किसी सामग्री के शक्ति कारक को प्रभावित करने वाले दो घटक होते हैं। इसकी विद्युत चालकता
और तथाकथित सीबेक गुणांक, उर्फ ​​थर्मोपावर, जो आपको एक संकेत देता
है कि एक सामग्री थर्मल विविधताओं से कितनी बिजली उत्पन्न करती है। कल्पना कीजिए कि आप
विभिन्न धातुओं से बने दो तारों को जोड़ते हैं और उनमें से एक को गर्म करते हैं। जब आप ऐसा करते हैं, तो इलेक्ट्रॉन
इस सर्किट के ठंडे हिस्से की ओर प्रवाहित होंगे। खैर, सीबेक सबसे पहले इसे
*देखने* वाला था, यही वजह है कि इस घटना को सीबेक प्रभाव कहा जाता है। और यह
मूल सिद्धांत है कि थर्मोकपल कैसे काम करते हैं। अब तक, वैज्ञानिकों ने
CNTs पावर फैक्टर को एक साथ बुनते हुए कपड़े की तरह एक बड़े ढांचे में संरक्षित करने के लिए संघर्ष किया है
... अब तक । चावल समूह ... क्षमा करें, राइस विश्वविद्यालय समूह एक बड़े आकार की सीएनटी-आधारित संरचना
बनाने वाला पहला था जो व्यक्तिगत ट्यूबों के बेहतर ऊर्जा घनत्व को बरकरार रखता है।
वे तंतुओं को एक घने और अत्यधिक संरेखित पैटर्न में पैक करने में कामयाब रहे। इससे
सीएनटी मैक्रोस्ट्रक्चर के लिए अतीत में मापी गई तुलना में 10 गुना अधिक विद्युत चालकता हुई।
उसके ऊपर, डिजाइनरों ने सीएनटी की फर्मी ऊर्जा के साथ खेला। इसे 0 केल्विन (ca. -460 F) पर
इलेक्ट्रॉनों के उच्चतम और निम्नतम गतिज ऊर्जा स्तर के बीच अंतर के रूप में
परिभाषित किया जा सकता है । किसी अन्य तापमान पर, आप इसके बजाय फर्मी स्तर का उल्लेख करते हैं, जिसे
अक्सर विद्युत रासायनिक क्षमता कहा जाता है। अब, मैं एक वैज्ञानिक नहीं हूं, इसलिए अगर मुझे यहां
कुछ भी याद नहीं है, तो टिप्पणियों में आवाज उठाएं। मुझे पता है कि यह सब जटिल लगता है, तो चलिए
एक कीवर्ड पर ध्यान केंद्रित करते हैं : गतिज। फर्मी ऊर्जा, या स्तर को समायोजित करने से यह प्रभावित होगा कि पूरी सामग्री में
इलेक्ट्रॉन कितनी तेजी से चलते हैं । दूसरे शब्दों में, विद्युत चालकता। इस पैरामीटर की
एक सफल ट्यूनिंग ने शोधकर्ताओं को फाइबर के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को बदलने की अनुमति दी। उन्होंने
कुछ क्लोरीन युक्त रसायनों के साथ कपड़ा डाला और एक उच्च सीबेक गुणांक प्राप्त किया,
जिसका अर्थ है कि एक अधिक कुशल नैनोकपल होना।
ऊर्जा संचयन अनुप्रयोगों के लिए एक बहुत ही उच्च शक्ति कारक प्राप्त करना महत्वपूर्ण है क्योंकि
आप सौर या औद्योगिक अपशिष्ट ताप जैसे नवीकरणीय स्रोतों में दोहन करते समय प्राप्त होने वाले बिजली उत्पादन को अधिकतम करते हैं
। प्रयोग के लिए, वैज्ञानिकों ने सेंटीमीटर-लंबे तंतुओं का परीक्षण किया । हालांकि, शोधकर्ताओं ने
छोटे कपड़े के टुकड़ों को लंबे सीएनटी थ्रेड्स में डालने के
बाद समान इलेक्ट्रॉनिक गुण प्राप्त किए , जिसका अर्थ है कि उत्पाद स्केलेबल है।
यहां प्रमुख चेतावनी यह है कि यह केवल प्रयोगशाला में साबित हुआ है, लेकिन यह एक बहुत ही उत्साहजनक
परिणाम है क्योंकि वास्तविक दुनिया ऊर्जा संचयन उपकरणों को विकसित करने के लिए ऊर्जा कुशल सीएनटी मैक्रोस्ट्रक्चर आवश्यक होंगे
। और यही अनुसंधान समूह भविष्य में और विकसित करने की योजना बना रहा है
। एक संभावित अनुप्रयोग इलेक्ट्रॉनिक्स का सक्रिय शीतलन होगा। उनकी उच्च तापीय चालकता
के लिए धन्यवाद , नैनोट्यूब फाइबर संवेदनशील ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक से गर्मी खींच सकते हैं
जो उच्च तापमान के संपर्क में आने पर अन्यथा विफल हो सकते हैं। हालांकि उन्होंने
निजी निवेशकों से किसी भी फंडिंग का खुलासा नहीं किया है , इस शोध को कुछ फाउंडेशनों के साथ-
साथ अमेरिकी वायु सेना और रक्षा विभाग
द्वारा समर्थित किया गया था । हालांकि ये हालिया घटनाक्रम सीएनटी के आस-पास के माहौल को *गर्म* कर रहे हैं,
इन क्रांतिकारी सामग्रियों का व्यावसायीकरण करने में उम्र लग रही है । तो, लैब और बाजार के
बीच की नली में क्या बाधा आ रही है?
मुख्य चुनौती बड़ी सीएनटी-आधारित संरचनाएं विकसित कर रही है जो उनके प्रत्येक बिल्डिंग ब्लॉक
के अद्भुत गुणों को संरक्षित करती हैं। एक अन्य प्रमुख पहेली एक विशिष्ट ज्यामिति के साथ एक नैनोट्यूब
को चुनिंदा रूप से विकसित कर रही है। जब भी CNTs बनाते हैं, तो आपके पास हमेशा
अलग-अलग आकार और गुणों वाला *नैनो-स्ट्रॉ का कॉकटेल* होता है। और, सबसे महत्वपूर्ण बात,
इस क्लंपिंग मेस में एकल CNTs के चमत्कारिक गुण नहीं हैं। हालांकि,
पिछले एक या दो शोधकर्ताओं ने CNTs क्लस्टरिंग मुद्दे
को अलग करने के लिए अलग-अलग तरीके अपनाए हैं ।
वैज्ञानिकों के मुख्य लक्ष्यों में से एक धातु और अर्धचालक ट्यूबों को अलग करना है।
इसे प्राप्त करने के लिए, उन्होंने अलग-अलग प्रकार के पॉलिमर विकसित किए
जो एक प्रकार को पीछे छोड़ते हुए एक प्रकार को भंग और धो सकते हैं । शोधकर्ताओं की एक अन्य टीम
ने सीएनटी की गड़बड़ी को शुद्ध करने के लिए वाणिज्यिक सफाई उत्पादों के एक घटक क्रेसोल का इस्तेमाल किया
। कठोर रसायनों से बचने के अलावा, जो सीएनटी की चालकता को कम कर सकते हैं, क्रेसोल का उपयोग करके पृथक
ट्यूबों को एक चिपचिपा मोड़ दिया। जैसा कि शोधकर्ताओं ने क्रेसोल की मात्रा में वृद्धि की, उनके शुद्ध उत्पाद
ने टूथपेस्ट की तरह जेल से एक प्रकार के चारकोल आटे की स्थिरता को बदल दिया जो मूल रूप से
प्लास्टिक की तरह व्यवहार करता है। यह अभी भी प्रयोगशाला चरण में है, इसलिए अधिक परीक्षण और विकास
हो रहा है, लेकिन उनकी बहुलक जैसी रचना बड़े पैमाने पर व्यावहारिक लाभ ला सकती है।
शराबी कार्बन पाउडर की तुलना में इसे संभालना और इधर-उधर ले जाना बहुत आसान होगा। और वे
समग्र औद्योगिक उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त होंगे।
30 वर्षों के बाद, CNTs के अग्रणी Sumio Iijima ने अपना शुरुआती उत्साह नहीं खोया है और
अभी भी कार्बन नैनोट्यूब बड़े पैमाने पर उत्पादन में तेजी लाने की कोशिश कर रहा है। जाहिर है, उन्होंने
एक नई विधि के लिए पेटेंट दायर किया जो आपको सामान्य रूप से मिलने वाली सीएनटी गड़बड़ी को साफ कर देगा। ये सभी योगदान
उन कुछ कंपनियों के जीवन को आसान बना सकते हैं जो उन्हें व्यावसायीकरण के लिए कड़ी मेहनत कर रही हैं।
हंट्समैन कॉर्प की तरह, जो एक घंटे में एक ग्राम से एक किलोग्राम
उत्पादन करने में सक्षम होने के लिए उत्पादन बढ़ाने में सक्षम है । यह कुछ वर्षों में 1000 गुना वृद्धि है और वे इसे बढ़ाना
जारी रख रहे हैं ।
कार्बन नैनोट्यूब पर प्रचार आज उतना ऊंचा नहीं है जितना 30 साल पहले था, जो एक अच्छी
बात है। मुझे लगता है कि उम्मीदें अब अधिक यथार्थवादी हैं। लेकिन वे अभी भी
हरित प्रौद्योगिकियों के भविष्य के लिए कुछ सबसे आशाजनक सामग्री हैं। जबकि बड़े पैमाने
पर सीएनटी का निर्माण अपेक्षा से कहीं अधिक जटिल और समय लेने वाला साबित हुआ है, शोधकर्ताओं
ने महत्वपूर्ण प्रगति की है, हालांकि धीमी प्रगति की है। स्पष्ट रूप से, वे अभी भी हमें एक अंतरिक्ष
लिफ्ट का वादा नहीं कर सकते हैं , लेकिन ऊर्जा के लिए गर्मी की कटाई और हमारे ग्रिड और सौर पैनलों को
विद्युतीकरण, फिर भी डाउन-टू-अर्थ, उपलब्धि जैसी अधिक कुशल ध्वनियां बना सकते हैं।
प्रगति ... और अपेक्षाओं पर नियंत्रण रखना महत्वपूर्ण है ।
लेकिन आप क्या सोचते हैं? क्या आपको लगता है कि इस प्रकार की तकनीक से
अक्षय बाजार में फर्क पड़ेगा ? या क्या आपको लगता है कि CNTs को अभी भी बहुत अधिक वादा किया गया है और वे कभी वितरित नहीं होंगे?
टिप्पणियों में कूदें और मुझे बताएं। और हमेशा की तरह मेरे संरक्षकों को धन्यवाद। उनका सीधा
समर्थन वास्तव में इन वीडियो को बनाने में मदद करता है। जिसके बारे में बोलते हुए, अगर आपको यह वीडियो पसंद आया है, तो
उनमें से एक को देखना सुनिश्चित करें, जिसे मैंने यहीं लिंक किया है। और सदस्यता लें और
अधिसूचना घंटी दबाएं यदि आपको लगता है कि मैंने इसे अर्जित किया है। देखने के लिए बहुत बहुत धन्यवाद और
मैं आपको अगले एक में देखूंगा।