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[科技] Nanotechnology 納米科技

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新技術改造鋰電池:將能支撐iPhone一周

多年來,電池一直是大多數電子消費品的薄弱環節。以智能手機為例,雖然技術日新月異,手機已經可以直接觀看高清影像,但是看不了多久就要充電。筆記本電腦雖然裝上了雙核、能夠揮灑自如地執行多任務,但只要全力運行幾小時,內部的電池就會耗盡。我們都經歷過這樣的尷尬──等待重要來電時,手機卻沒電了;最喜歡的歌曲快要開始,iPod的指示燈卻滅了;死命跑到咖啡館,只為給筆記本電腦充電。多虧美國一組科學家最近取得的突破,這樣的尷尬將會越來越少。

著眼源頭,巧用夾心

這個研究組來自芝加哥的西北大學,研究帶頭人是芝大化學和生物工程系的教授哈羅德.孔博士(Harold Kung)。孔博士和他的同仁宣布,通過在電池中添加新的材料,他們已經能讓電池的儲電量和充電速度大大提高。近期的《高級能量材料》(Advanced Energy Materials)雜誌上刊登了對這項創新的介紹,執筆的孔博士等人在文中對新技術做了詳細描述。

這項研究的對像是鋰離子電池。現在市場上的大多數可充電設備都靠鋰離子電池供電,以目前的技術而論,它有兩個主要缺陷:一是電力供應有限,二是充電速度緩慢。眼下正有越來越多的消費者使用智能手機和平板電腦進行數據密集的操作,比如看電影、玩遊戲、上網瀏覽等等。因此,電池的性能自然就成為了大家關注的焦點。

為了提高用電效率,廠商紛紛在自己的產品上動起了腦筋,例如蘋果就剛剛完成了iPhone 4S的軟件更新,以解決耗電過快的問題;不久前發明的E-MiLi技術可以阻止手機在休眠模式下搜索信號,從而延長電池的續航能力;新問世的矽芯片可使處理器的效率倍增,讓設備在不耗盡電池的前提下完成密集操作;手機廠商甚至研發了透明的太陽能顯示屏貼膜,讓智能手機能在陽光中充電。

以上創意的出發點都是提高設備的用電效率;而孔博士等人的目標,則是增強電池本身的性能,從源頭上解決電力不足的問題。

顧名思義,鋰離子電池就是內部含有鋰離子的電池。每一塊鋰離子電池的正極都安裝了好幾層名叫“石墨烯”的材料,石墨烯是層層疊疊的碳原子,鋰離子位於這些碳層之間,每當電池充電或者耗電時,它們就從一個碳層移動到另一個碳層。充電,就是將鋰離子送往電池正極的過程,當所有離子都抵達正極,電池就充滿了。而在設備投入使用的時候,電池中的鋰離子就開始逐漸向負極移動,當它們全部抵達負極,電力即告耗盡。

孔博士和同事的目標是增加鋰離子電池的能量密度;換言之,如何在電池中儲存更多能量,以及如何更快地將能量存入取出。他們決定從改變電池正極的內部結構著手。

鋰離子電池的儲電量是由電池內部的鋰離子數量決定的。在由石墨烯組成的傳統鋰離子電池中,每六個碳原子可容納一個鋰原子。為了增加儲電量,科學家試過用矽來替換碳;矽的容量比碳大,每四個矽原子就能容納一個鋰原子,因此更善於儲電,但矽也有它的缺點,就是會在充電時膨脹收縮、發生碎裂,從而使電池迅速失去電力。

為了解決這個兩難問題,孔博士和同事想到了“夾心”的辦法:他們將細小的矽簇夾在兩層石墨烯中間。在充電和放電過程中,石墨烯和矽簇一起膨脹、收縮,卻又不至於破裂。這樣一來,不僅矽的形態得以保持穩定,穿梭於電池中的鋰離子數量也增加到了最大。孔博士告訴記者:“這辦法算是博採兩家之長,既用矽片提高了能量密度,又用夾心手法減少了矽的伸縮造成的電力損失。”

至此,儲電量的問題得以圓滿解決,那麼,如何才能讓充電速度更快呢?長久以來,鋰離子電池的充電效率一直受到石墨烯形態的製約:電池中的石墨烯片非常薄,厚度只有一個原子,相比之下,他的面積就顯得相當龐大了。充電時,鋰離子必須繞過面前的石墨烯片才能就位,它要先向外移動到石墨烯片的邊緣處,然後回到兩片石墨烯中間停留,這個過程耗時漫長、頗費周張,導致石墨烯片的邊緣經常發生“交通阻塞”。

有鑑於此,研究人員自然想到了疏導交通的方法──既然決定充電時間的是鋰離子在石墨烯層之間的移動速度,那為何不給這些離子開闢幾條捷徑呢?運用化學氧化過程,他們在石墨烯片上鑽出了數以百萬計的小孔,每一個小孔的直徑都在10到20納米之間。這樣一來,鋰離子就能更加自由地在電池中穿行,充電速度也隨之提高了。

經過夾心和鑽孔處理的鋰離子電池,其儲電量和充電速度都提高到了原來的10倍。

缺點有限,前途無量

新技術雖然填補了鋰離子電池的現有缺陷,但它本身卻並非完美無缺──在充電150次之後,它的儲電量和充電速度都會驟降。但孔博士認為缺點有限,瑕不掩瑜,他說:“即便在經過了一年多的使用和150次的充電之後,新電池的效率仍比市場上現有的鋰離子電池高出5倍。”

自論文發表、成果公佈之後,孔博士就一直忙著招架風投公司的邀約。業界已經等不及要將這項成果商業化,將新電池投入批量生產了。參與研究的科學家則認為新技術尚不成熟,現在投產為時過早。他們指出,迄今完成的工作都集中在對電池正極的改良──也就電池供電時、電流進入電池的那一極,眼下需要的是繼續研究電流流出的負極,以期進一步提高電池性能。孔博士認為,如果進展順利,新產品有望在三到五年內走進商場。

一旦投產上市,它會對我們的日常生活產生什麼影響呢?首先肯定是讓各種電子產品更加經久耐用、充起電來更加快捷。未來的智能手機只要15分鐘就能充足電量,還能持續使用一周的時間。

從另一方面看,就算將電池的尺寸縮小為現在的1/10,它的性能也可保持不變。只要見過iPad或者智能手機的電池,就會明白電池是阻礙電子產品小型化的重要因素。新技術一旦推廣,許多產品的體積都有望顯著縮小,到時候,手提電腦和助聽器就再也不需要攜帶那一塊塊沉甸甸的電池了。

不過,孔博士的心底還醞釀著更大的理想。他希望這種新型充電電池能以其更大的容量、更短的充電時間革新電驅動轎車技術。

“如果你的電驅動轎車不用每跑60英里(96.5公里)就充一次電,而是可以一連跑上600公里,那麼電動轎車就會比現在好用很多。你不用在家充完電再上路,只要中途在加油站稍停片刻、充個15分鐘的電就行。如果能做到這一點,消費者接受電動車的阻力就會減小。”

他還指出,高品質的電池不僅可以推廣電動車,還能將太陽能和風能這些再生資源產生的電力儲存起來。這將使人類減少對化石燃料的依賴,在降低大氣中的碳排放的同時,減少對進口石油的依賴。

“有了儲存電力的簡單方法,我們這個電力世代就能更加倚重那些再生資源了。”他如此展望。(文/ 外灘畫報 )


http://digital.sina.com.hk/news/7/4/1/1141548/1.html

[ 本帖最後由 Einstein 於 2011-12-4 01:58 編輯 ]
AlbertEinstein 阿爾伯特愛因斯坦
nanotech
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科技世界:超薄電視捲曲放入袋

未來平面電視薄如紙,更可捲曲放入袋(圖),全靠量子點( quantum dot)技術取得突破,料三年內可面市。
量子點技術的發光物質極微小,闊度只及頭髮 10萬之一,可印製在柔軟膠片甚至紙上,造出「能屈能伸」的新款電視。量子點電視將比 Sony去年推出的 OLED平面電視更輕薄。量子點技術由英國曼徹斯特大學成立的公司內諾科研發,科學家正跟亞洲電子產品商洽談,計劃明年推出首台量子點電視,可捲曲摺合款式則預計需時三年才面世,料 Sony、聲寶、三星等品牌都在研究新技術。
英國《每日郵報》




http://hk.apple.nextmedia.com/template/apple/art_main.php?iss_id=20111213&sec_id=15335&subsec_id=10943028&art_id=15887788
中國動亂事例大增凸顯社會不穩
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城大研製新物料提升電器散熱
http://orientaldaily.on.cc/cnt/news/20120109/00176_038.html

香港城市大學一名博士生從出淤泥而不染的荷葉,及沙漠甲蟲的超疏水表層結構得到靈感,最近研發出一種新型生物仿生材料,只需在矽的表面加工,便能大幅提升物料的散熱效能,可廣泛應用於電腦、手提電話等電子產品,有助製造業界進一步縮小產品體積。

城大機械及生物醫學工程學系二年級博士生陳雪梅,在該系助理教授王鑽開及科大機械工程學系助理教授姚舒懷的指導下,在矽的表面加工微米金字塔,然後在金字塔上半部覆蓋一層納米草,使材料表面呈超疏水性質;而金字塔底部則相對有利於水滴形成。

可縮小電子品體積
在這種特殊結構下,因熱力產生的水蒸氣觸碰到材料表面凝結成水珠後,會迅速從疏水的納米草表面滑走,熱力亦會一併被帶走,散熱效能有效提升一至兩倍。

陳雪梅說,荷葉及沙漠中的甲蟲有一個共通之處,就是表面都有一層超疏水性質的微納米結構,新研發的材料結構可用於含晶片的電腦、手機及含熱管的冷氣機、雪櫃等電器,有助進一步縮小電子產品的體積。她最近發表有關的研究論文,獲科學界頂尖期刊Advanced Functional Materials選為封面故事。

后太禧慈
葉赫那拉氏
那拉氏(满语:ᠨᠠᡵᠠ ᡥᠠᠯᠠ,穆麟德转写:Nara hala,漢譯或稱納喇氏、納蘭氏)

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iPhone入水不壞
噴納米防水噴劑
http://www1.hk.apple.nextmedia.com/template/apple/art_main.php?iss_id=20120118&sec_id=15335&art_id=15994533

蘋果 iPhone 5將可防水?據科技網站報道,蘋果和對手三星正跟一間防水技術公司商談,以令智能手機防水。若商談成功,新一代 iPhone可望整部跌入水也不壞,仍能正常運作。
智能手機雖越來越聰明,但始終忌水。有統計指全球每年有 100萬部手機因跌入水而報銷,但研發了納米噴劑「 Water Block」防水技術的 HZO,手機可望「入水能用」。 HZO稱,這種噴劑是噴在手機內部零件上,即使放入水中,手機電路也不會受損。

三星對技術感興趣
HZO發言人向科技網站 Pocket-Lint稱,蘋果與三星正跟他們洽談合作事宜,「我們向三星主席示範,把有噴劑保護的 Galaxy S放入水中操作,他難以置信。三星對我們的技術表現得很興奮」。
他預期下季面世的手機已可防水,即使蘋果與三星不與 HZO正式簽約, HZO也計劃為私人客戶提供手機防水加工服務,以及售賣經加工的防水版 iPhone。
防水手機的誕生,源於一宗悲劇。幾年前,美國密西西比河有一名駁船船員不慎墮河,他緊緊抓住一根繩索暫時保命,但手機沾水失靈沒法求助,終在駁船經水閘時活活夾死,遺下妻兒。英國《每日郵報》
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视频:不借助任何配件 纳米涂层可让iPhone轻松防水
http://v.youku.com/v_show/id_XMzQxMzUxOTQ4.html
中國動亂事例大增凸顯社會不穩
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视频:纳米涂层技术介绍
http://v.youku.com/v_show/id_XMzE2NjE5ODQw.html
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HzO奈米防水技術,獲李嘉誠投資300萬美金
http://www.bnext.com.tw/focus/view/cid/103/id/21495

曾投資過Facebook、歐洲音樂串流之王Spotify,以及近來大紅大紫,被蘋果買下整合到iPhone 4S的Siri智能語音公司,一向眼光精準的李嘉誠,近來又透過其私人投資基金Horizons Ventures,收購了叫作HzO科技公司的300萬美元股份。

能讓從不落空的亞洲首富再度出手,HzO當然有其過人之處,名為WaterBlock的奈米防水技術,與一般從外部的機構設計,讓水不會進入儀器內部的概念不同,HzO是以一種「塗層」,來保護電子裝置的內部元件,也就是說,就算水或其他液體進入你的智慧手機內,也不會損害裡面的部件─帶著iPhone去洗澡再也不是夢想。此外,儘管WaterBlock的首要市場是瞄準這類消費電子產品,該技術的應用範圍,其實對任何需要與水保持距離的設備、零件部位都適用,背後的商機可說相當大,也難怪李嘉誠會看的上眼。

2009年時被知名消費電子週邊公司ZAGG收購以來,一直以獨立方式運作的HzO,在獲得Horizons Ventures的投資後,根據兩者簽訂的合同,後者的財務長Jason Wong將成為HzO董事會的一員。

HzO looking to make splash with smartphone waterproofing
http://news.cnet.com/8301-17938_105-57360262-1/hzo-looking-to-make-splash-with-smartphone-waterproofing/

HzO 奈米科技提供防護 不用再怕手機掉入水中!
http://www.nownews.com/2011/11/16/339-2758137.htm#ixzz1lch2Blh6
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http://www.forum4hk.com/viewthread.php?tid=1553

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HzO 奈米科技提供防護 不用再怕手機掉入水中!

水一向是電子產品的天敵,潮濕的環境、身體的汗水、杯中的飲料等,都可能不小心噴濺到電子設備上造成損壞,但如今奈米科技已經可以提供優良的防護,甚至當手機掉到水裡也沒關係了。

在最近紐約的一場媒體發表會上,HzO 這間公司展現了他們神奇的奈米技術,一支智慧型手機被丟入水中,仍然能正常運作,甚至當水進入手機內部,還是可以接收來電。根據 HzO 表示,不只手機,其他的電子設備、材料等,也可以使用奈米技術達到防水的效果,以下的影片中,除了可以看見手機泡水的示範之外,也可以看見一張名片經由奈米處理之後泡入水中的情形。

HzO 表示這項技術是利用分子等級的抗水性材質,在設備外形成一個保護膜,由於保護膜分子極為細小,因此可以滲透到電子設備的縫隙之中,即使水進入設備內部,也還是能阻絕水分子與電子設備間的接觸。也因為保護膜微小到分子等級,設備外部完全看不出來有包膜的感覺,可以維持外型的美觀。

在 HzO 網站上可看見其他示範影片,以及原理的解說,而 HzO 也開始與其他公司合作,將此技術應用在消費性電子產品上,預計首先推出防水的 iPod 系列產品;在將來,似乎也可能將此技術應用在筆電、電視、汽車、醫療器材等其他設備上。

原文網http://www.nownews.com/2011/11/16/339-2758137.htm#ixzz1lg3iv45p












尋找外星人 「奈米衛星」扮奇兵

近日,美國麻塞諸塞州德雷帕實驗室(DRAPER LABORATORY)研發了全球首枚麵包大小的「奈米衛星」,旨在探索太陽系外有生命存在的星球。

《中新社》報導,奈米衛星長約30公分、寬10公分、高10公分,將於明年首航,肩負著尋找有生命體存在的遙遠外星球的重任。德雷帕實驗室的空間系統主管圖伊(Seamus Tuohy)表示,該專案已在進行中。

德雷帕實驗室早前與麻省理工學院開發太陽系外行星勘測衛星。圖伊說,「儘管有很多小型衛星,但大都用於通訊或觀測,我們現在所做的絕對是首創。」

每顆奈米衛星耗資37.9萬英鎊,而使用期限僅為1到2年。科學家希望未來能發射奈米衛星群探知數百顆星球,以期發現與地球類似的星球。

原文網址: http://www.nownews.com/2011/08/17/11726-2713152.htm#ixzz1lg3FbEl5
中國動亂事例大增凸顯社會不穩
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▲ 由於保護分子十分微小,可以滲透到電子設備的空隙內形成保護膜(圖片取自 HzO 官網)


原文網址: HzO 奈米科技提供防護 不用再怕手機掉入水中! | 3C新聞 | NOWnews 今日新聞網 http://www.nownews.com/2011/11/16/339-2758137.htm#ixzz1lg6vBpsH
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