Як використовувати надпровідність фулеренів
Стаття Олексія Кириллова
Відразу вибачаюсь за пояснення очевидних речей… так буде дещо складніше, але зроблено заради тих, хто фізику востаннє бачив у школі (у труні та білих капцях, «останній дзвінок» — її урочистий похорон). Судячи з деяких викладених на сайті ідей, це трохи потрібно. :) (Особисто я читаю фізику при необхідності ... студент я :)
У той же час міцність решітки у таких нанокульків і нанотруб теж — більш ніж на рівні, про міцність решітки алмазу (той самий вуглець) все в курсі, міцність більшості фулеренів — у багато і багато разів вища (немає дефектів — вакансій, дислокацій тощо) дурниці, яка так псує кайф навіть у найміцніших ґратах).
Невеликий ліричний відступ: що таке акумулятор на надпровідниках? Кільце з надпровідника, куди загнано нелюдський струм. Струм у такому кільці крутиться вічно (до моменту руйнування кільця), створюючи зовні жахливе магнітне поле, в якому зрештою і запасена енергія. Коли треба — за допомогою спеціального пристрою (струмуводу), зруйнували надпровідність на маленькій ділянці, поклали струму, скільки захотіли. Коли треба, зруйнували, дістали. Зручно, красиво, навколо XXI століття. (чи зараз треба вже говорити «ХХІІ»? :)
Чому це не застосовується? Проблеми: великімеханічні навантаження, великі магнітні поля зовні (і великі швидкі їх зміни, що теж не радість), складність зі струмами на великі струми, складність з матеріалами (недешеві), вимога низьких температур. Остання проблема — не проблема великих установок. Інші потихеньку, але наважуються. Тобто вирішуються, але потихеньку.
Дивимося на цей самий вуглець. Фантастична (за будь-якими мірками) міцність. Вражаюча (у перспективі) дешевизна. Звідси висновок: акуми треба будувати на фулеренах (просто, так? :) Ні, це не ідея, ідея далі :).
Природно, що створення надпровідного кільця з одержуваних сьогодні фулеренів неможливо: самі по собі вони міцні, але як «зчеплювати» ці кульки і відрізки трубок не втрачаючи механічних властивостей (і приналежно надпровідності, механізм її — фононний, а в складовій структурі все відразу буде інакше)?
Перший — виготовляти досить великий акум повністю з мономолекули вуглецю (який-небудь С2136412346021732937234287) зі збереженням всіх принад надпровідності — залишимо далеким нащадкам. Вони, можливо, зможуть все це розрахувати та виготовити. Ми явно ні.
Другий – накачувати енергією «звичайні» маленькі фулерени. Беремо відро із заздалегідь виготовленими фулеренами, заливаємо рідким гелієм. Далі, вкачуємо в них за правильною технологією (див. нижче, взагалі-то найцікавіше і заморочне) енергію по саме «не хочу», і тягне відро на космодром. Тягнути (і взагалі зберігати) — просто, бо все відро в сумі має зовні магнітного поля рівно нуль з точністю до флуктуацій (мікрокільця самі повертаються так, що компенсують один одного). Головне тут – не нагріти ненароком.
Як із них отримувати енергію назад? Просто. Якщо трошки цих кілець взяти і нагріти до температури приякою зникає надпровідність, вся закачана в них енергія виділиться у вигляді тепла. І енергія ця — недитяча, за моїми (досить песимістичними) прикидками — близько 10 ГДж/кг (
100-1000 еВ/молекула)
енергії окислення 100 кг водню (тобто реакції 100 кг водню та 800 кг кисню, сумарно - 900 кг палива! Проти одного кг!). Більше того, температура в точці «розвалу» — десятки і сотні тисяч градусів, це пекло, це таке пекло, що доведеться навертати магнітну систему для утримання його в рамках. А ефективність ракети (у термінах відношення вантажу, що виводиться, до кількості пального) безпосередньо залежить від температури в камері згоряння і питомої енергії пального. Ефективність цієї ракети буде величезною, до Марса можна долетіти однією заправці. На ній і назад. Втім, для довгих подорожей є ядрені реактори, зручніші і дешевші, якщо потрібна довга тяга. Або там дозріє коли-небудь застосований у космосі термоотруту, хто його знає… це неважливо. Важливо, що на описаному паливі можна стартувати із Землі та легко стрибати по низьких орбітах, не особливо лякаючись за екологію.
Очевидний мінус ідеї — знову ж таки енергоємність цього палива. Якщо через відсутність охолодження рвоне бак з таким пальним, від вибуху маленької водневої бомби це відрізнятиметься хіба що відсутністю багатьох нейтронів. Та й те… питання. :)
Другий мінус, щоправда, можна виправити зі зростанням технології, — вартість пального. Його виробництво далеко не є халявним заняттям. Я собі це бачу так:
Намітки ідеї.Нефізики, пропускайте, розумую. Фізики, пропускайте, нічого розумного тут немає :)
наноструктура (не обов'язково тільки з вуглецю) являє собою надпровідне нанокільце, яке має лінію збудження, такий «трохизаборонений» перехід десь в оптичних енергіях (але не дуже великих!). Причому така лінія і така енергія, що, збудившись, колечко втрачає надпровідність начисто. Не питайте мене, що це за колечко, як його зробити в масових кількостях дешево і що за довжина хвилі, я займаюся стратегією. :) Але діапазон великий, я вірю, що таку структуру можна знайти. Всі.
Поміщаємо цебро з кільцями в полі, включаємо лазер, вимикаємо лазер. Кільця, відразу ж після випромінювання впихнутого їм насильно кванта, зжеруть свій шматочок магнітного поля. І це буде гаразд.
намітки ідеї закінчені :)
Пропозиції заробити Нобелівську на виготовленні потрібного фулерену та накачуванні його описаним способом я заздалегідь з обуренням відкидаю. Я нечестолюбний. :)
Хм, щось на кшталт статті самонакаталося, хоча передбачалося коротке мило. Мова. :) Мда. :)