Читать «Структурный анализ систем» онлайн - страница 42

5.18. Пример 9.30. Золото плавят при комнатной температуре

Людвиг де Кнооп с физического факультета Технологического университета Чалмерса в Швеции установил, что при увеличении напряженности электрического поля до экстремальных значений поверхностные слои золота фактически расплавились при комнатной температуре.

Атомы золота перешли в возбужденное состояние. Под воздействием электрического поля они внезапно потеряли свою упорядоченную структуру, и почти все межатомные связи исчезли. В течение дальнейших экспериментов исследователи обнаружили, что также есть возможность «переключаться» между твердым и расплавленным состоянием металла.

Совместно с теоретиком Микаэлем Юхани Куисма из университета Ювяскюля в Финляндии Людвиг де Кнооп и его коллеги открыли новое направление в материаловедении.

Благодаря теоретическим расчётам исследователи могут выдвинуть предположения о причинах способности золота плавиться при комнатной температуре. Возможно, поверхностное плавление можно рассматривать, как так называемый низкоразмерный фазовый переход. В таком случае открытие связано с областью исследований топологии, первопроходцы которой — Дэвид Тоулесс, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц получили Нобелевскую премию по физике 2016 года. Исследователи под руководством Микаэля Юхани Куисма изучают эту способность.

В любом случае, плавление поверхностных слоев золота при помощи данного метода открывает новые перспективы для его применения в будущем в различных прикладных целях.

Возможность контролировать и изменять свойства поверхностных слоев атомов, это открывает двери для различных путей применения этой технологии. Например, она может применяться в различных типах датчиков, катализаторов и транзисторов. Также могут открыться возможности для новых концепций бесконтактных компонентов.

5.19. Пример 9.31. Гравитационный аккумулятор

Швейцарская компания Energy Vault предложила новую технологию энергосбережения в виде «гравитационного аккумулятора».

Предлагается построить 35-метровую башню, которая при помощи специального механизма будет поднимать несколько блоков по 35 тонн в моменты низкого энергопотребления. Когда нагрузка на сети возрастет, блоки опустятся, приведя в действие электрогенераторы. По словам швейцарцев, создать своеобразный энергонасос — простое и действенное решение. Технология аналогична закачиванию насосом воды на более высокую отметку, а затем работающего как генератор, приводимый в действие спадающей водой. Правда, вода не понадобится. Ее заменят блоки, которые можно будет делать практически из любого материала. Например, из свалочного мусора. Тогда стоимость упадет еще ниже, а природе будет причинен меньший ущерб. Подобный «гравитационный аккумулятор» решит основную проблему с сохранностью энергии.

Технология уже проходит обкатку в Индии. Компания Tata Power установила около штаб-квартиры маленький 22-метровый прототип. В будущем разработчики планируют ставить промышленные генераторы, которые в 5 раз больше по высоте (рис. 9.6).