研究團隊打造的石墨稀發電電路

根據熱學,原子、分子吸收熱能會產生移動、轉動、震動等運動型態。近期,阿肯色大學的研究團隊建立了一種電路,能夠將石墨烯粒子的熱運動轉換成電流,未來有望結合於晶片,作為小型設備與感測器的清潔、無限能源。

研究團隊將論文發表在《Physical Review E》期刊上。

研究論文傳送門

研究團隊在電路置入兩個二極體,將石墨烯的交流電轉成直流電

阿肯色大學的研究也證實數年前的理論:石墨烯的熱運動模式有作為能源的可能。該理論當時有爭議,因為它違背費曼的理論。費曼認為,原子的熱運動,也就是布朗運動無法作為能源。研究團隊發現,石墨烯的熱運動能產生交流電,因此有做為能源的可能。

然而在 1950 年代,物理學家 Léon Brillouin 就已經發表論文,駁斥「在電路中置入單一個二極體,就能夠蒐集布朗運動的能量」的說法。因此,研究團隊在電路中置入兩個二極體,將石墨烯的交流電轉成直流電。研究團隊發現,二極體能夠增強電路傳輸的能量。

研究團隊也發現,石墨烯的熱運動相對較慢,因此產生的電流頻率較低,這對電子設備是好事,因為它們在低頻狀態下的運作效率較高。

研究主導者:如果石墨烯和電路間有溫差,就會違背熱力學第二定律

關於能量轉換,物理系副教授,研究成員 Pradeep Kumar 表示,在該電路中,電能由熱能轉換而來,但是石墨烯與電路的溫度相同,熱能不會在兩者間流動;物理系教授暨研究主導者 Paul Thibado 表示,若兩者間有溫差,就會違背熱力學第二定律。

研究團隊的下一步,是研究電能是否能儲存於電容,這需要將電路微型化,整合到矽晶圓當中。若能整合成功,就能成為一種電池,為設備提供低電壓、低能量、源源不絕的清潔電力。

參考資料

Physical Review E》、《University of Arkansas》、《PhysOrg

(本文提供合作夥伴轉載;首圖來源:University of Arkansas。)

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