研究人員創造了一種石墨烯電路可捕捉其熱運動轉化為電流
來自阿肯色大學的一個研究小組已經成功開發出一種可以捕捉石墨烯的熱運動並將其轉化為電流的電路。物理學家們表示,基於石墨烯的能量收集電路可以被整合到芯片中,為小型設備和傳感器提供清潔、無限的低壓電力,而在一定程度上不再依賴外部電池提供能源。
這一突破是三年前在阿肯色大學進行的研究的一個分支,該研究發現,獨立的石墨烯,即單層碳原子,會以一種擁有潛在能量收集能力的方式起伏、彎曲。然而這個想法是有爭議的,因為它駁斥了物理學家理查德·費曼關於原子的熱運動(即所謂的布朗運動)不能做功的著名論斷。
然而,大學研究人員發現在室溫下石墨烯的熱運動確實能在電路中誘發出交流電,並且他們的特殊設計還增加了輸送的功率。研究人員表示,他們發現二極管的開關式行為放大了輸送的功率,而不是像以前認為的那樣減少了功率。
該項目的科學家們能夠使用一個相對較新的物理學領域來證明二極管增加了電路的功率。這個新興領域被稱為隨機熱力學。研究人員表示,石墨烯和電路有著共生的關係,當熱環境對負載電阻施加影響時,石墨烯和電路處於相同的溫度,熱量不會在兩者之間流動。這是一個重要的發現,因為兩者之間的溫差會違背熱力學第二定律。
其他的發現還包括,石墨烯相對緩慢的運動會在電路中誘導出低頻的電流,這從技術的角度來說是很重要的。這很重要,因為電子器件在低頻下運作更有效率。下一個目標是確定是否可以將直流電流儲存在電容器中,以便以後使用,還計劃將這些裝置進行小型化。