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[资讯].美国定制纳米发动机微型高速跑车成真

2022年11月24日 太原机械设备网

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据美国探索频道报道,如今都是个性化时代,一些人想增设燃油注射系统和额外的高硬合金来定制他们的汽车。令人惊讶的是,美国亚利桑那州的科学家则可以定制纳米发动机。其办法是通过向过氧化氢中掺入火箭燃料,再给发动机增加碳纳米管来加固此微型发动机的微小结构。这种新的增添物可以使此微型发动机的速度较现有纳米发动机快上20倍。

纳米机器是微型装置,大小不到1微米(1微米为一百万分之一米),科学家希望将这类机器用于不同的医学和研究应用领域。新开发这种强大的纳米发动机有一天能将治病的药物输送到体内,以消灭病原体或癌症细胞,或利用毒素当燃料来消除环境毒素。此研究成果将发表在5月27日出版的《美国化学学会纳米》杂志上。

负责此项研究的美国亚利桑那州大学生物设计学院的院长约瑟夫·王说:"这是首个强大的人造纳米发动机样机。"

此纳米发动机中心是一根微型杆,一端是金,另一端是铂,已经转动多年了。当金或铂遇到燃料――过氧化氢或肼(联氨,一种火箭燃料)时,此金属就会破裂这种燃料的分子,释放水和氧气。美国宾夕法尼亚州大学的文森特·瑞斯皮将此过程描述为"少量水喷射"。瑞斯皮没有参与此项研究,但也在开发类似的金-铂纳米发动机。

据约瑟夫·王称,其速度的关键在于反应时微小电子的释放程度和驱动燃料和金-铂杆之间的反应能力。为改造现有的金-铂杆,亚利桑那州的科学家增加了碳纳米管,这是研究人员之前从来没有尝试过的。

碳纳米管是微小管子,只有几个原子厚,是由碳原子组成的。这此碳原子特别紧密地连接在一起,形成了一种能导电导热的材料。它们具有极大的用途,从修复骨骼到太阳能板,都有其用武之地。

当过氧化氢被加入时,此微型发动机最大速度可达每秒60微米,比现有的最高记录快6倍。接着,科学家给此发动机加入肼。当此发动机换成5档时,其速度接近了每秒200微米。此发动机为何能加速这么大?约瑟夫·王猜测是碳纳米管加速了金-铂杆中的电子,导致发生更快的反应。其实,科学家使用火箭燃料纯粹是一种巧合。

其他科研小组已经开发了生物纳米发动机,用糖作燃料,来运送微小物体。不像传统的汽车那样随车携带燃料,纳米发动机太小存放不了油箱,必须使用它们能发现的燃料。同越强大的汽车运输能力越强一样,更加强大的纳米发动机也能更快地运送更大、更重的药物或生物标记物到人体内的指定位置,快速完成其使命。

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