Знание-сила, 1997 № 05 (839)

Нечто похожее происходит и в проводящих пластмассах. Если в цепь полипирола, состоящую из углеродных колец, вставить молекулу перхлорида серебра, то в кольце начинает не хватать электрона. Электрон из соседнего кольца перескакивает на место, где его не хватает, и начинается движение «дырки» по цепи полимера. Подобное перемещение ничем не отличается от движения положительного заряда. Можно вставить в кольцо цепи и молекулу с лишним электроном — ион перхлората, к примеру. Тогда начнется перемещение настоящего электрона в обратном направлении.

Полимеры с первой добавкой (нехватка электрона) служат хорошим материалом для катода (который должен поглощать электроны). При этом из полимера легко изготовить пористую поверхность, и, набрав отрицательных ионов при работе, она легко может отдавать их обратно при процессе зарядки, то есть хорошо работает в режиме аккумулятора. В некоторых батареях уже начинают применять такие катоды.

Теперь остается сделать анод, и батарея готова. Однако проблема в том, что для создания анода в нем должен быть избыток электронов. А при добавлении электронов к полимеру он резко теряет прочность.

Сатер разработал свою батарею при помощи коллег из того же университета. Петер Сирсон и Тед Похлер три последних года почти не вылезали из подвального помещения химической лаборатории: они искали полимер, из которого можно сделать анод для будущей батарейки.

Первоначальная идея была — использовать полистиренсульфонат, он остается прочным при добавке электрона. К нему добавляли ионы лития, и он вел себя, как анод. Год назад исследователи сделали первую батарейку с пластмассовым анодом, катодом и полимерным гелем—электролитом. Она выдавала напряжение в один вольт и выдержала более сотни циклов «заряд — разряд», примерно столько, сколько сегодня выдерживают никелево-кадмиевые батарейки.

Основным недостатком было невысокое напряжение, а значит, и малая мощность, которую можно запасать в такой батарейке.

Но довольно скоро Сирсон и Похлер нашли многообещающую альтернативу отброшенному варианту анода — это был полимер политиопен, похожий по своему кольцевому устройству на полипирол. К началу 1996 года им удалось изготовить из пего достаточно прочный анод. Авторы открытия пока не делятся деталями — еще не все запатентовано, но главная находка в том, что они добавляют не литий как источник электронов, а что-то другое.

В июле 1996 года была сделана первая батарейка.

Она может запасать до сорока пяти ватт мощности па килограмм, и это не предел. Для сравнения: у современных никелево-кадмиевых батареек этот показатель не превышает тридцати пяти. Пластмассовую батарейку можно до ста раз разряжать и заряжать, напряжение на ней — около трех вольт, и она прекрасно работает в мороз при минус двадцати и в жару за сорок. Ее тоже не надо выбрасывать, лучше использовать для переработки, но ее токсичность просто не сравнима с литиевыми или кадмиевыми элементами.

Единственный недостаток батарейки — саморазряд: она теряет напряжение на два процента в неделю, тогда как у существующих образцов этот показатель в десять раз меньше. Правда, это небольшой недостаток для тех случаев, когда приходится все равно то и дело подзаряжать батарейку слуховых аппаратов, портативных компьютеров, маленьких магнитофонов, но исследователи стараются понять, в чем дело, и устранить этот единственный недостаток.

Еще одна сложность, которую пришлось преодолевать создателям безвредной батарейки,— водобоязнь. Внутренности се должны быть хорошо изолированы от окружающей влажности, но делать металлический кожух, как в традиционном варианте, они не хотели. А сделать водонепроницаемый полимер оказалось делом нелегким: их молекулы довольно рыхлые и пропускают сквозь себя воду. Пришлось обращаться к специалистам из пищевой индустрии и производителям зубной пасты, они подсказали нужное решение.

Сатер и Сирсон подчеркивают, что их батарейка никогда не сможет превзойти литиевую в способности запасать энергию — девяносто ватт на килограмм, не надо надеяться и на то, что новые батарейки будут легче современных. Но они явно менее вредные, а в будущем этот параметр, несомненно, станет главенствующим.

По материалам зарубежной печати подготовил Александр Семенов.

ВО ВСЕМ МИРЕ

Другая ипостась компьютера

Что делать с отжившим свое компьютером? Ведь в электронном хламе остается немало ценного сырья. например, платина. Инженеры из немецкой фирмы «Даймлер-Бенц» предложили свой способ переработки ЭВМ. ставших металлоломом.

Итак, надо ваять в руки молоток, подойти к компьютеру и. ощутив в себе прилив первобытной анергии. сокрушить все. что удастся.

Затем из этой кучи малы выуживают магнитом все компоненты, содержащие железо, оставляя смесь, в которой таятся драгметаллы. Смесь охлаждают с помощью жидкого азота и перемалывают молотковой дробилкой. При низких температурах все пластмассовые детали становятся хрупкими, а вязкость металла, наоборот, возрастает. Ненужное перемалывается, ценное остается.

Побочное преимущество: при таком способе переработки не выделяется никаких ядовитых диоксинов.

Как из мухи сделать слона?

Сорок лет назад американский зоолог Эрл Белл из университета штата Индиана начал уникальный эксперимент: он поместил компанию жуков одного вида в пластмассовую коробку и позволил им размножаться. После появления потомства он отобрал сто самых крупных и столько же самых мелких самцов и самок и поместил их в отдельные коробки. После ухода Белла на пенсию в 1888 году эксперимент продолжили его коллеги: аналогичный отбор проделан двести сорок раз. Обитатели коробки для «великанов» в пять раз превышают средний размер жука этой породы, а «карлики» — в пять раз меньше, чем «нормальный» жук. Ученые считают, что уменьшение достигло предела: жуки-малыши так же малы, как и самые маленькие известные науке жуки. А вот для гигантов еще есть куда расти: самые большие жуки в пятьдесят раз больше.

Исследования могут быть полезны для увеличения размера домашних животных, употребляемых в пищу.

Лишний укол — ультразвуку подспорье

Чтобы улучшить качество ультразвуковых изображений, ученые из вашингтонского медицинского центра придумали один хитрый прием: путем инъекции они стали вводить пациентам крохотные капельки жидкого фторуглеводорода — жидкость эта закипает уже при температуре нашего тела.

Итак, в кровеносных сосудах образуются микроскопические пузырьки, которые очень хорошо отражают ультразвуковые волны. Пузырьки вскипают, продукт их кипения нерастворим в крови, поэтому минут через десять он выделится из организма пациента вместе с выдыхаемым воздухом. Этих десяти минут вполне достаточно, чтобы точно определить место, где находится тромб.