2009年7月20日
超音速飞机可以从最微小的人造粒子中获得速度的提升。yabo214由。领导的跨学科科学家小组普林斯顿大学工程师们获得了一笔300万美元的拨款，用于研究由被称为纳米催化剂的微小颗粒制成的燃料添加剂如何帮助超音速飞机飞得更快，使柴油发动机更清洁、更高效。yabo214
由只有一个原子厚度的碳薄片组成的微粒，已经被证明有助于燃料点燃和燃烧得更快，这一特性可能会引领下一代内燃机的发展。yabo214普林斯顿大学的研究小组希望能更好地理解为什么纳米催化剂有助于燃料点燃，以及什么样的粒子最适合制造未来的发动机。yabo214
普林斯顿大学化学工程教授、该项目的首席研究员伊尔汉·阿克赛(Ilhan Aksay)说:“现在我们还不知道，当这些颗粒被添加到燃料中时，是什么实际反应提高了燃烧速率。”yabo214“如果我们进一步了解它，我们可以使它更有效。”
这笔资金来自美国空军，是2009年美国复苏和再投资法案研究计划的一部分，将用于解决设计更快的超音速飞机的一个基本障碍。对于已经飞行速度超过音速的飞机来说，要想飞行得更快，它们的发动机必须以更快的速度运转，燃料也必须以更快的速度通过它们，但当前喷气燃料的点火时间和燃烧速率限制了发动机的速度。
“飞行高度超音速需要运行在超音速推进系统效率最大化,但几乎没有一次混合,点燃,从燃料中提取能量,”理查德•耶特说,宾夕法尼亚州立大学机械工程教授谁是这个项目的主要研究者。“为了让飞机飞得更快，我们需要更快地燃烧燃料。”
普林斯顿大学领导的研究小组提出了一种基于石墨烯的解决方案，石墨烯是碳原子的分子薄片。2003年，Aksay和他的化学工程同事Robert Prud'homme教授开发了第一种商业上可行的技术，通过化学方法将石墨分裂成超薄的单片石墨烯。制成的薄片宽度为200到500纳米，最大的薄片宽度约为人类头发的百分之一。
石墨烯表现出不同寻常的物理和电学特性，并因其在计算机和数字显示器等超快和轻电子技术方面的潜力而受到称赞。Aksay和他的同事们希望利用石墨烯粒子的另一个特性:当少量石墨烯粒子加入液体燃料时，它们会降低燃料点燃的温度。yabo214
“燃料中纳米催化剂的浓度将非常小，”Aksay说。“这个想法很重要，只要注入非常少的量，就能产生如此巨大的效果。”
这种催化剂还可以用来减少柴油发动机产生的一氧化氮或加速煤烟氧化速率，从而减少污染和燃料的使用。石墨烯颗粒还可能用于推进器的yabo214液体推进剂，帮助卫星在太空中定位。
Aksay说，他的研究团队融合了各个领域的专业知识。它还包括其他几位普林斯顿教授:化学系的安娜贝拉·塞洛尼(Annabella Selloni)和罗伯特·卡尔(Roberto Car);以及机械和航空航天工程的弗雷德里克·德赖尔。来自其他大学的其他研究人员包括:特拉华大学化学工程的Mark Barteau;斯坦福大学能源工程专业的Jennifer Wilcox;以及马里兰大学机械工程和化学专业的Michael Zachariah。
“这是一个真正的跨学科项目，”Aksay说。“如今的研究是如此的需要合作，如果你独自坐在办公室里工作，你将会错过很多。”