Как использовать сверхпроводимость фуллеренов?

Статья Алексея Кириллова

Сразу извиняюсь за объяснение очевидных вещей… так будет несколько более связно, но сделано ради тех, кто физику в последний раз видел в школе (в гробу и белых тапочках, «последний звонок» — ее торжественные похороны). Судя по некоторым изложенным на сайте идеям, это немного требуется. :) (Лично я читаю физику по мере надобности… студент я :)

Постараюсь короче: Сверхпроводимость фуллеренов открыта лет десять назад. (Фуллерены — «большие» молекулы углерода, классический фуллерен — «футбольный мячик» из атомов углерода — С60, бывают шарики, трубки, завитки разных видов, обычная сажа, копоть — вся из них.) Тс (критическая температура, выше которой сверхпроводник теряет свойства) их (117 К или -156 по Цельсию для С60) — очень даже внушает радость и обещает повышаться с уменьшением молекулы.

В то же время прочность решетки у таких наношариков и нанотруб тоже — более чем на уровне, о прочности решетки алмаза (тот же углерод) все в курсе, прочность большинства фуллеренов — во много и много раз выше (нет дефектов — вакансий, дислокаций и прочей ерунды, которая так портит кайф даже в самых прочных решетках).

Небольшое лирическое отступление: что такое аккум на сверхпроводниках? Кольцо из сверхпроводника, куда загнан нечеловеческий ток. Ток в таком кольце крутится вечно (до момента разрушения кольца), создавая снаружи чудовищное магнитное поле, в котором в конечном итоге и запасена энергия. Когда надо — с помощью специального устройства (токоввода), разрушили сверхпроводимость на маленьком участке, положили тока, сколько захотели. Когда надо — разрушили, достали. Удобно, красиво, кругом XXI век. (или сейчас надо уже говорить «ХХII»? :)

Почему это не применяется? Проблемы: большие механические нагрузки, большие магнитные поля снаружи (и большие быстрые их изменения, что тоже не радость), сложность с токовводами на большие токи, сложность с материалами (недешевы), требование низких температур. Последняя проблема — не проблема для больших установок. Остальные потихоньку, но решаются. То есть — решаются, но потихоньку.

Смотрим на этот самый углерод. Фантастическая (по любым меркам) прочность. Впечатляющая (в перспективе) дешевизна. Отсюда вывод: аккумы надо строить на фуллеренах (просто, да? :) Нет, это не идея, идея — дальше :).

Естественно, что создание сверхпроводящего кольца из получаемых сегодня фуллеренов невозможно: сами по себе они прочны, но как «сцеплять» эти шарики и отрезки трубок не теряя механических свойств (и попутно сверхпроводимости, механизм-то ее — фононный, а в составной структуре все сразу будет по-другому)?

Два выхода.

Первый — изготовлять достаточно большой аккум целиком из мономолекулы углерода (какой-нибудь С2136412346021732937234287) с сохранением всех прелестей сверхпроводимости — оставим далеким потомкам. Они, может быть, смогут все это рассчитать и изготовить. Мы — явно нет.

Второй — накачивать энергией «обычные» маленькие фуллерены. Берем ведро с заранее изготовленными фуллеренами, заливаем жидким гелием. Далее, вкачиваем в них по правильной технологии (см. ниже, вообще-то — самое интересное и заморочное) энергию по самое «не хочу», и тащим ведро на космодром. Тащить (и вообще хранить) — просто, ибо все ведро в сумме имеет снаружи магнитного поля ровно ноль с точностью до флуктуаций (микроколечки сами поворачиваются так, что компенсируют друг друга). Главное тут — не нагреть ненароком.

Как из них получать энергию обратно? Просто. Если немножко этих колечек взять и нагреть до температуры при которой исчезает сверхпроводимость, вся закачанная в них энергия выделится в виде тепла. И энергия эта — недетская, по моим (довольно пессимистичным) прикидкам — что-то около 10 ГДж/кг (~100-1000 эВ/молекула) что ~ энергии окисления 100 кг водорода (т.е. реакции 100 кг водорода и 800 кг кислорода, суммарно — 900 кг топлива! Против одного кг!). Более того, температура в точке «развала» — десятки и сотни тысяч градусов, это — ад, это такой ад, что придется наворачивать магнитную систему для удержания его в рамках. А эффективность ракеты (в терминах отношения выводимого груза к количеству горючего) напрямую зависит от температуры в камере сгорания и удельной энергии горючего. Эффективность этой ракеты будет громадной, до Марса можно долететь на одной заправке. На ней же и обратно. Впрочем, для длинных путешествий есть ядреные реакторы, более удобные и дешевые если нужна долгая тяга. Или там созреет когда-нибудь применимый в космосе термояд, кто его знает… это неважно. Важно, что на описанном топливе можно стартовать с Земли и легко прыгать по низким орбитам, не особо пугаясь за экологию.

Очевидный минус идеи — опять же энергоемкость этого топлива. Если из-за отсутствия охлаждения рванет бак с таким горючим, от взрыва маленькой водородной бомбы это будет отличаться разве что отсутствием многоМэВных нейтронов. Да и то… вопрос. :)

Второй минус, правда, исправимый с ростом технологии, — стоимость горючего. Его производство далеко не есть халявное занятие. Я себе это вижу так:

Наметки идеи.
Нефизики, пропускайте, умничаю.
Физики, пропускайте, ничего умного тут нет :)

наноструктура (не обязательно только из углерода) представляет из себя сверхпроводящее наноколечко, которое имеет линию возбуждения, такой «немножко запрещенный» переход где-нибудь в оптических энергиях (но не очень больших!). Причем такая линия и такая энергия, что, возбудившись, колечко теряет сверхпроводимость начисто. Не спрашивайте меня, что это за колечко, как его сделать в массовых количествах задешево и что за длина волны, я стратегией занимаюсь. :) Но диапазон большой, я верю, что такую структуру найти можно. Все.

Помещаем ведро с колечками в поле, включаем лазер, выключаем лазер. Колечки, сразу опосля излучения впихнутого им насильно кванта, сожрут свой кусочек магнитного поля. И это будет хорошо.

наметки идеи закончены :)


Предложения заработать Нобелевскую на изготовлении нужного фуллерена и накачке его описанным способом я заранее с негодованием отвергаю. Я нечестолюбив. :)

Хм, что-то вроде статьи самонакаталось, хотя предполагалось короткое мыло. Язык. :) Мда. :)

Всего!

Алексей Кириллов
  • 0
  • 16 апреля 2010, 18:11
  • Kuasar

Комментарии (7)

RSS свернуть / развернуть
+
0
Странно, Алексей вроде не был любителем выпить. :)
Колечко сверхпроводника по которому течет ток, как правильно написал Алексей будет являться магнитом и именно в магнитном поле и будет заключена энергия такого акума.
Но вот дальше он выдал ТАКОЕ! —
Тащить (и вообще хранить) — просто, ибо все ведро в сумме имеет снаружи магнитного поля ровно ноль с точностью до флуктуаций (микроколечки сами поворачиваются так, что компенсируют друг друга).

и еще —
Как из них получать энергию обратно? Просто. Если немножко этих колечек взять и нагреть до температуры при которой исчезает сверхпроводимость, вся закачанная в них энергия выделится в виде тепла.


Как мы знаем — колечко с током — магнит, что произойдет если свалить в кучу много маленьких магнитиков? Каким таким образом они компенсируют друг друга? Если они компенсируют то эта куча не будет никуда магнитится, в реальности это не так. В реальности эти магнитики, а если ток будет большой то сильные магнитики соберутся в один большой магнит. Который будет очень так неплохо магнититься ко всему. И просто взять из кучи немного магнитиков у вас не получиться — скорее всего на то чтобы оторвать часть магнитов вам придется потратить столько же энергии, сколько в них заключено.

Если не верите возьмите пару десятков редкоземельных магнитиков и соберите в кучку, а потом попробуйте оторвать один из них… Ну и заодно эту кучка замечательно будет сама магнититься.

Ракета заправленная такой кучей магнитов, вполне возможно так при магнитится к арматуре железобетонного стартового стола, что никуда не улетит никогда. :)

Идею «зарядки» ведра фуллеренов я комментировать не буду.: Р

avatar

Oleg_P

  • 16 апреля 2010, 23:28
+
0
Про то, что маленькие магнитики собираются в один большой магнит — это бред. Вы забыли, что дело происходит в трех измерениях, а не в одном.
Они притягиваются друг к другу — это да, внешнее магнитное поле тоже есть, но оно не суммируется, а представляет собой сборище небольших магнитных полюсов по всей поверхности комка магнитов.
Есть такая игрушка, представляет собой кучу сферических магнитов — купите попробуйте. Если бы было так, как вы говорите, то скомканный магниты просто превращались бы в убийственный неодимовый магнит весом 150 грамм, а он лишь слегка прилипает к железу.
Да, цепочка из слабых магнитов формирует реально более сильное магнитное поле, но объемная самоорганизующаяся структура из мелких магнитов — не дает такого эффекта.
avatar

Kuasar

  • 16 апреля 2010, 23:52
+
0
Они притягиваются друг к другу — это да, внешнее магнитное поле тоже есть, но оно не суммируется, а представляет собой сборище небольших магнитных полюсов по всей поверхности комка магнитов.

Векторно суммируется, и да будет куча полюсов. Грубо говоря магниты располагаются вдоль силовых линий, но эти линии если они одноименно направлены отталкиваются друг от друга. :)

Только вот одно но! Если мне не изменяет мой склероз, то сверхпроводимы не отдельные молекулы фоллеренов С60, а кристаллы из этих молекул причем легированные например щелочными металлами. При этом образуются структуры формулы — X3C60 где X это щелочный метал например K3C03 или более сложные XY2C60 с друмя разными металлами например RbCs2C60.
Но может я и не прав, но пока не попадалось мне о фуллереновых свехрпроводниках с критической температурой в 117 Кельвинов.
Хотя рекорд вроде уже больше 160 градусов, у хитрых структур при огромных давлениях… так что может быть…
avatar

Oleg_P

  • 18 апреля 2010, 14:48
+
0
Кстати, еще вот о чем подумал.
Аккумулятор на сверх проводнике, это по сути контур — колечко по которому течет ток. Причем ток течет по внешней поверхности кольца, так как противоположные по направлению токи отталкиваются, то есть кольцо (контур) по которому течет ток стремиться расшириться (принцип на котором работают рельсовые пушки).

А теперь представим что мы соединяем два или больше таких кольца, поскольку они все сверхпроводники то получим один сверхпроводящий кусок сложной конструкции, и ток уже будет там опять течь по контуру с максимально доступной площадью.
А что получиться если мы кучу таких колец в кучу свалим?
avatar

Oleg_P

  • 1 мая 2010, 13:20
+
0
Контур с током сам по себе будет создавать магнитное поле, т.е. он будет вести себя как магнит. Приблизив друг к другу два таких контура, вы получите ту же реакцию, что и с двумя магнитами — они будут стремиться «слипнуться» — получим просто в два раза более широкий контур с током, а не кусок сложной конфигурации.
avatar

Kuasar

  • 2 мая 2010, 00:31
+
0
получим просто в два раза более широкий контур с током, а не кусок сложной конфигурации.

Что значит «более широкий» контур?
Однонаправленные токи притягиваются, разнонаправленные отталкиваются. Ток стремиться течь по контуру максимальной площади и минимального поперечного сечения. Если вы возьмете соленоид сделанный из мягкого провода, и подадите на него ток, то он будет стремиться развернуться в кольцо. (сжаться по оси соленоида и растянуться по диаметру). Ток внутри сверхпроводника и принимает вид такого кольца.

avatar

Oleg_P

  • 2 мая 2010, 15:37
+
0
Для работы такого источника энергии будет достаточно в правильном порядке собрать фуллерены в трубочку, а трубку в кольцо.Когда она будет замкнута нагнать туда энергии, а все остальное будет самосабой работать.И создавать магнитное поле.
avatar

LiBeRtI

  • 31 июля 2010, 17:28

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.


Обьявление: Металлобаза АГАТ предлагает арматуру 16 мм по очень вкусной цене. Доставка! | Ашихмин и Партнёры- цена пентхауса в москва сити. | Предлагаем вывоз холодильников http://www.sertrans.ru.