Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Результаты сравнительных испытаний светоотдачи ламп накаливания с вольфрамовой и УНТ нитью: а) зависимость светоотдачи от приложенного напряжения; b) зависимость светоотдачи от приложенной мощности.

Лампа накаливания на основе двухслойных углеродных нанотрубок

Ключевые слова:  периодика, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Зайцев Дмитрий Дмитриевич

05 сентября 2007

В первых лампах накаливания, изобретенных более 120 лет назад, в качестве источника света использовалась графитовая нить, нагреваемая под действием электрического тока до температур, при которых она испускает интенсивное оптическое излучение. Дальнейшее развитие техники привело к замене графитовой нити на вольфрамовую, которая оказалась более технологичной при изготовлении. В настоящее время лампы накаливания вытесняются более экономичными люминесцентными лампами. Однако до сих пор лампы накаливания остаются наиболее распространенными в быту, поскольку их световые характеристики лучше всего соответствуют восприятию человеческого глаза. Открытие углеродных нанотрубок (УНТ), обладающих повышенной механической, термической и химической стабильностью в сочетании с хорошими электрическими свойствами, стимулирует возможности совершенствования ламп накаливания, в которых в качестве источника света используется жгут УНТ. Детальное сравнение световых характеристик ламп накаливания на основе УНТ с традиционными источниками, в которых используется вольфрамовая нить, выполнено в одном из университетов Пекина (КНР) [1]. Двухслойные УНТ в виде пленок были синтезированы стандартным методом химического осаждения паров (CVD) с использованием в качестве исходного вещества смеси ксилола и ферроцена с добавкой серы. После проведения стандартной процедуры очистки пленку сворачивали в нити диаметром 0,06, 0,1 и 0,15 мм, которые использовали в качестве нити накаливания. Нить длиной около 20 мм подвешивали в колбе между двумя металлическими контактами, после чего колбу откачивали и отпаявали.

Светимость ламп E измеряли с помощью коммерческого прибора при различных величинах приложенного постоянного напряжения и мощности питания. На основании этих измерений вычисляли светоотдачу К, определяемую как отношение светимости к приложенной мощности Р. Результаты измерений приведены на рис., где они сравниваются с соответствующими данными для стандартной лампы накаливания с вольфрамовой нитью.

Как видно, светоотдача лампы на основе УНТ примерно вдвое превышает соответствующую величину для вольфрамового источника. Еще одной важной особенностью ламп рассматриваемого типа является сравнительно низкое напряжение питания, позволяющее использовать эти лампы на борту автомобиля или летательного аппарата. Наряду со светимостью, измеряли спектральную яркость излучения индивидуальной лампы на основе УНТ с сопротивлением 16 Ом в диапазоне длин волн 80–2500 нм. Результаты этих измерений, выполненных для различных величин цветовой температуры нитей, указывают на некоторый разброс параметра (около 2%) «произведение цветовой температуры источника на длину волны, соответствующую максимальной спектральной яркости». Отсюда следует отличие спектра излучения УНТ нити от спектра излучения абсолютно черного тела. Выполненные измерения указывают на сохранение стабильных параметров лампы накаливания с УНТ нитью в течение 3000 часов. Тем самым, выполненные исследования показывают, что лампы накаливания на основе УНТ нити во многих отношениях превосходят стандартные лампы на основе вольфрамовых нитей и могут послужить повышению конкурентоспособности ламп рассматриваемого класса.

А.В.Елецкий
1. Q. K. Shu et al. J. Appl. Phys. 101, 084306 (2007).


Источник: ПерсТ



Комментарии
Shvarev Alexey Y, 05 сентября 2007 21:30 
Мда, китайские нанотехнологи идут по стопам Эдисона и "жгут нипадецки" имея в распоряжении ржавый ЛАТР. Эдисон кстати использовал угольные нити из пиролизованного бамбука. Так что все возвращается на круги своя. Про низкое напряжение питания: господа химики, есть такой закон Ома, сделайте нить толще и напряжение питания будет ниже. Найдите там на графике где будут автомобильные 12-вольтовые лампочки.
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 00:11 
Ну не настолько же я тупой. Прочитал конешно про "Как видно, светоотдача лампы на основе УНТ примерно вдвое превышает соответствующую величину для вольфрамового источника." Посмотрим оригинал, и увидим, где собака порылась. И откуда растут уши у нового закона природы. Меня позабавила фраза "Еще одной важной особенностью ламп рассматриваемого типа является сравнительно низкое напряжение питания, позволяющее использовать эти лампы на борту автомобиля или летательного аппарата.". А лампочек для карманного фонарика или скажем фар автомобиля не изобрели еще. А китайских авто не иначе бортовое напряжение 100 вольт не иначе.
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 06:30 
Лучше бы я не читал оригинал. О физиках и физике всегда думал с большим уважением. Прочитал вот это:"The radiation of DWNT electric lamp is not equivalent
to blackbody radiation, and the reason is as follows. If the
radiation of DWNT electric lamp is blackbody radiation, the
color temperature Tc should equal the real temperature T,
according to the definition of color temperature. Thus, the
product Tm equals Tcm, which should be a constant according
to Wien displacement law. However, the value of
Tcm in Table II is not constant, and the maximum is 2.2%
higher than the minimum. Therefore, we can infer that the
radiation of DWNT electric lamp cannot be equivalent to
blackbody radiation." Значится так. На практике спектральное распределение излучения реального источника (серого тела) не совпадает с спектральным распределением излучения черного тела. Для поправки и введена цветовая температура. Ее меняют пока максимум излучения черного тела совпадет с максимум излучения обьекта. У обычной лампочки она примерно 3000 К. Теперь о spectral radiance серого тела. Она есть продукт spectral emissivity (отношения spectral radiance источника и черного тела от 0 до 1, примерно 0.4 для обычной лампочки), КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПУСКАНИЯ оболочки лампы и собственно spectral radiance черного тела. КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ никто и не думал мерять и сравнивать. Зачем? Глядя на рисунок 4 непонятно откудаа сумашедшая эффективность в видимой области - температура то низкая. По мне выглядит как обычная лампочка. У галогенок цветовя температура выше около 3600К. Отсюда и выше доля видимого излучения. Вот это меня позабавило: spectral radiant meter Spectro320 дает 4-5% погрешность измерения согласно буклетику ( http://www.i...tro320e.pdf). Откуда 0.2% погрешность???
И последняя фишка: прибор рассчитан на диапазон 350-950 нм. Как они умудрились залезть в ИК? Каким детектором? Там же и воздух и вода и стекло поглощают нехило. Жгут, жгут нипадецки китайские товарищи. Но отзыв кто-то же писал?
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 06:38 
Лампочки это несерьезно, мелкая такая хохрюшка. Не хватает маштаба мысли, размаха, господа. Как насчет ПОЛНОГО ПОКРЫТИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПЛАНЕТЫ НАНОТРУБКАМИ? Нанотрубки наше все, вот и будем из них усе делать. Заодно углерод свяжем.
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 06:45 
Нашел, нашел! Есть модель на ИК. Только у нее 7-8% погрешность. Давайте открывать новые законы природы из-за шума наших инструментов.
Гудилин Евгений Алексеевич, 06 сентября 2007 09:29 
Нет, давайте все же сдалем "космический лифт" и на "космических туристах" поднимем экономику России!
Настовьяк Артём Евгеньевич, 06 сентября 2007 10:19 
Раз температура самой нити низкая, то её свечение как чёрного тела находится в ИК диапазоне. А видимое излучение тогда получается типа как в светодиодах чтоли (стимулированное)?
А чем "цветовая температура" отличается от температуры АЧТ? Цветовая температура, это такая температура АЧТ при которой в видимом диапазоне наблюдается данный "цвет".

Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 11:07 
Ага, "стимулированное". Представьте себе, что вы обнаружили такий эффект. Вы что, лампочки будете делать? Не, в подобные эффекты вцепляются зубами, когтями, и прочими хватательными органами. Вместо этого берете печку, разогреваете ее до 2000 градусов, кидаете туда кусок угля (графита, нанотрубок) и посмотрев в дырку обнаруживате, что ваш уголек светится гораздо ярче стенок печки (печку продуйте аргоном во избежание артефактов). Опосля чего печка выключается, шампанское откупориватся, а вы садитесь писать статью в Science и вертеть дырку для ордена.
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 11:22 
Александр! Знаете в чем разница между лампочкой на 220 В и 500 Ватт и проекционной лампочкой на 12 В той же 500 Вт мощности? В детстве я разбил 200 В лампочку и поглядел на нить в игрушечный мелкоскоп (посмотрите, прикольно). Ее длина метра два, и скручена она сначала в тонкую спираль, которая скручена в спираль потолще. Проекционная лампочка имеет вместо спирали из тонкой проволоки пластинку вольфрама. Зачем? Просто для проектора необходим точечный источник света и маленькая пластина подходит на эту роль гораздо лучше протяженной спирали. Сопротивление ее гораздо ниже, поэтому требуемое напряжение меньше. Так что вольфрамовую лампочку можно сделать на любое напряжение, хоть 1 Вольт.
Настовьяк Артём Евгеньевич, 06 сентября 2007 11:42 
Если графит светится ярче стенок печки и его излучение тепловое, то я делаю вывод, что у графита коэффициент черноты (серости) выше, чем у стенок печки. (У АЧТ этот коэффициент максимален и равен 1).
Стало быть у новых лампочек УНТ коэффичиент черноты выше, чем у старых вольфрамовых?
Shvarev Alexey Y, 06 сентября 2007 12:19 
Именно так. Spectral emissivity (я этого термина по русски просто не знаю, простите, излучательня способность?) для графита (0.8) выше чем для вольфрама (0.4). И сей факт был установлен в 1962 году. Но фишка то в том что китайские товарищи работали при цветовой температуре 2200 и как справедливо было замечено, большая часть излучения должна быть в ИК области. Вольфрамовая лампочка работая при 3000 а то и при 3600 (галогенка) должна делать их знатно.
Shvarev Alexey Y, 17 сентября 2007 19:47 
Я все понял! Они сами под собой пилят сук. Китай экспортирует 75% мирового вольфрама. За три последних года цена вольфрамовой руды подскочила в 4(!) раза. Поскольку хитрые китайцы сократили экспорт мотивируя это потребностями растущей отечественной экономики. Но мы не пойдем у них на поводу. Даешь разработку лучины из нанотрубок! Товарищ! Если ты патриот, замени вольфрам на нанотрубки!
Л В А, 10 марта 2009 19:15 
бронебойные сердечники лепят

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Blue-ray disk
Blue-ray disk

Определены победители и призеры отборочного тура наноолимпиады среди школьников
Завершена апелляция, и подведены итоги отборочного тура XII Всероссийской Интернет-олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" по школьным конкурсам: Физика, Химия, Математика, Биология, "Гениальные мысли" и "Юный эрудит".

Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества
Приглашаем принять участие в работе VII Международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества", которая является крупным международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки наноматериалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

Гранты выпускникам олимпиад
Наноолимпиада включена в перечень олимпиад и творческих конкурсов, по результатам которых студенты, поступившие в ВУЗы, могут получать гранты Президента РФ.

Прощай, лампочка Ильича!
Д.Н.Плешков
Современные светоизлучающие устройства безальтернативно завоевывают рынок и становятся частью нашей повседневной жизни.

Композиты УНТ-ГАП – биоактивная матрица для роста костных тканей
Е.С.Климашина
Нанокомпозиты - одно из перспективных направлений развития материаловедения в интересах биологии и современной медицинской практики.

Умный дом
Н.В.Лысков
Умные дома могут составить яркую черту нашего будущего и прогресс в этом направлении связан с созданием новых поколений наноматериалов.

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.