從處於熱平衡狀態的系統的隨機波動中獲得有用的功一直被認為是不可能的。事實上，在20世紀60年代，著名的美國物理學家理查德·費曼(Richard Feynman)在一系列講座中指出，布朗運動(即原子的熱運動)不能發揮有用的作用，之後他有效地停止了進一步的研究。
現在，發表在《物理評論E》上的一項名為“利用二極管從熱波動中充電電容器”的新研究證明，費曼遺漏了一些重要的東西。
這篇論文的五位作者中有三位來自阿肯色大學物理系。根據第一作者Paul Thibado的說法，他們的研究嚴格證明，當與具有非線性電阻的二極管和存儲電容器的電路連接時，獨立石墨烯的熱波動確實通過充電存儲電容器產生有用的功。
作者發現，當存儲電容器的初始電荷為零時，電路從熱環境中獲取能量來給它們充電。
研究小組隨後證明，在整個充電過程中，該系統同時滿足熱力學第一定律和第二定律。他們還發現，更大的存儲電容器產生更多的存儲電荷，而更小的石墨烯電容提供更高的初始充電速率和更長的放電時間。這些特性很重要，因為它們允許在淨電荷丟失之前斷開存儲電容器與能量收集電路的連接。
這份最新的出版物建立在該小組之前的兩項研究的基礎上。第一篇發表在2016年的《物理評論快報》上。在這項研究中，Thibado和他的合著者發現了石墨烯獨特的振動特性及其能量收集的潛力。
第二篇論文發表在2020年的《物理評論E》上，他們討論了一種使用石墨烯的電路，可以為小型設備或傳感器提供清潔、無限的電力。
這項最新的研究更進一步，建立了一種電路的數學設計，能夠從地球的熱量中收集能量，並將其儲存在電容器中供以後使用。
“從理論上講，這就是我們要證明的，”蒂巴多解釋說。“有一些眾所周知的能量來源，如動能、太陽能、環境輻射、聲學和熱梯度。還有一種是非線性熱電。通常，人們認為熱電需要溫度梯度。當然，這是實用力量的重要來源，但我們發現的是一種前所未有的新力量來源。而且這種新能量不需要兩個不同的溫度，因為它存在於一個溫度下。”
除了Thibado，合著者還包括Pradeep Kumar, John Neu, Surendra Singh和Luis Bonilla。庫馬爾和辛格也是阿肯色大學和加州大學伯克利分校的物理學教授，博尼拉是馬德里卡洛斯三世大學的物理學教授。
十年的探索
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我是上豫传感的签约作者“安卉”！
希望本篇文章《科学家研发新型非线性电路，利用石墨烯提取清洁能源》能对你有所帮助！
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