Appunti TEI (Tecnologie elettriche innovative)

Tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica M

Prof. Davide Fabiani

Appunti di tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica M

Tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica M

Prof. Davide Fabiani

Appunti di tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica M

Tecnologie innovative per la produzione, il trasporto e l'accumulo dell'energia elettrica

Prof. Davide Fabiani

2° anno magistrale

1° semestre

Anno Accademico 2018-2019

Nano tecnologie

Se devo costruire un sistema nanometrico mi posto da un sistema sulle metrico e lo riduco fino a raggiungere un sistema nanometrico (processo di miniaturizzazione), ma posto dagli atomi e li combino / sistemo da nano per ottenere ottenere una struttura nanometrica.

La molecola di CH₄ misura circa 95 nm e ci dà un'idea delle dimensioni che ci sono in gioco.

Con le nanotecnologie si possono fare diverse vantaggi di potere piccolo codice:

Nanotecnologie molecolari

Nanotecnologie molecolari: l’obiettivo è quello di costruire dispositivi /macchine di dimensioni molecolari, mediante l'uso di assemblaggi molecolari, che riescano a scala atomica quello che i traditional catene di montaggio esperiscono su scala macroscopica.

Materiali nanostrutturati

Materiali nanostrutturati: i materiali devono avere componenti dell’ordine dei nanometri (max 100 nm), posso mescolare fra loro tutti i materiali facendo varie combinazioni perché alcuni materiali non riescono a combinarsi fra di loro.

Lo potrebbe essere che se mescolo fra di loro i materiali a un livello mica macroscopico, potrebbe essere che non si seguiva fra di loro a un livello fuori di pulgadas, invece, per il modello di livello macroscopico potrebbe essere che invece si mescolano molto bene, sto sfruttando le forze intermolecolari.

Materiali nanostrutturata, materiali multifunzionali.

La superficie delle rampe del poco creano dei legami Van Der Waals e i musci (ad esempio) che fa sì che restino appesi a tutto → hanno le gambe nanostrutturate distanti qualche nanometro.

Le foglie dei fiori di loto sono fatte da cazze di droplets, ecco perché l'acqua non aderisce.

Il fine ultimo delle nanotecnologie è quello di fare artificialmente cose che la natura fa da sempre e vice combinare tra loro molecole o peccato sprazzi di molecole per costruire un dispositivo, un congegno in grado di espresuire acuni più o meno complesse.

Materiei nanostrutturati artificiale

• Cosmesí: nanoparticelle contenute nelle creme solari.
• Tessuti: modificano le loro caratteristiche a paciencia, ad esempio legato → fresco in estate e caldo in inverno.
• Non si sporcano/bagno perché sono specifici: trattati con nano particelle a coda idrorepellente.
• Materiali per riparare ossa e tessuti - I tessuti sono così simili alla struttura delle ossa e dei tessuti che non si nota la differenza.
• Materiali molto resistenti e leggeri - Vengono usati per fabbricare auto, navi, aerei e veicoli spaziali con i quali viaggiare più lontano e con minore consumo di energia.

Processi di produzione di materiali nanostrutturati

Lavorare atomo per atomo?

Richiederebbe tempi troppo lunghi (infinitamente lunghi).

Autoassemblaggio delle molecole.

Bisogna rendere compatibile il materiale di base ed il nanoadditivo.

La compatibilizzazione è il processo fondamentale per realizzare un materiale nanostrutturato.

Esistono dei materiali che nascono proprio in forma nanometrica.

Es: il fullerene. E' già una struttura (è costituito da 60 atomi di carbonio (12 pentagoni + 20 esagoni) ed ha una geometria di una palla da calcio. Il diametro è circa 1 nm. Anche nanotubi di carbonio sono strutture nanometriche.

Sono dei piani di grafite assemblati in modo da creare dei tubi con diametro di 1÷2 nm, possono essere lunghi anche 10 μm → l'importante è che abbiano pareti monometriche.

CNT

CNT: possiede straordinarie proprietà meccaniche: ha modulo di Young superiore a 1 TPa, duro come il diamante e con tensione di rottura di 200.

Ha una resistenza meccanica elevata.

Dipende da come avvolto il rotolato di carbonio: se crea un’elica destrorsa, si chiama chiralità R, e invece se avvolgiamo in modo sinistrorso, si chiama chiralità S. "La chiralità indica quindi il passo dell'elica."

A seconda della chiralità (se destrorsa o sinistrorsa) può divergere in nanotubi: tende volante, conduttore, o non conduttore. Posso modificare il gap.

Proprietà dei CNT

• Hanno una conducibilità elevata.
• Ma rimane forte e resiliente a causa del legame covalente C-C e della sua struttura a foglie esagono.
• Ha un rapporto di resistenza-peso di 50 volte maggiore rispetto all’Al, all’acciaio.
• Deformazione massima al 30% più alto di ogni altro materiale.
• Conducibilità term