Anette Eleonora Gunnæs

Materialer, energi og nanoteknologi

Anette Eleonora Gunnæs1. amanuensis og

Programrådsleder for studieprogrammet:Materialer Energi og Nanoteknologi (MENA)

UiO 200 år

Anette Eleonora Gunnæs

Hva er nano?1 km = 1000 m = 1* 103 m

1 mm = 0,001 m = 1* 10-3 mnm =10-9m

Atomd~0,2 nm

Anette Eleonora Gunnæs

Hva er nanoteknologi?

Fundamental forståelse av hvordan naturen fungerer på atomær skala

Når egenskapene til materialene blir dimensjonsavhengige

Skala: 1 - 100 nm

Anette Eleonora Gunnæs

• Richard P. Feynman (1918-1988):

”There’s plenty of room at the bottom – an invitation to enter a new field of physics”.

Foredrag for American Physical Society 29. desember 1959

Naturen:►Informasjon lagres i DNA – en organisk nanostruktur som er selvreproduserende og reparerende ► Sjødyr får meget sterke skall ved hjelp av nanokompositter

Menneskene:► Bruker leire – dispersjoner av nanopartikler► Farger glass og annet med kolloid utfelte gull-nanopartikler► Lager jern-legeringer med karbon-nanorør (sot) (”Damaskus-stål”)► Mange ”gamle” polymerer ville i dag bli kalt nanoteknologi; Kevlar, nylon

Anette Eleonora Gunnæs

Nanoteknologiske produkterhttp://w

ww

.nanotechproject.org/inventories/consum

er/analysis_draft/

http://www.nanoandme.org/

Anette Eleonora Gunnæs

Nanoprodukter for helse og sunnhet

Dobbeltstrikket med NanoTech behandlet Heilo garn på utsiden

og innside i 100% merino-ull.

http://dale.no.s10.subsys.net/no/

http://www.ortodent.no/

Anette Eleonora Gunnæs

Energi og nanoteknologi

Energi kan verken skapes eller forsvinne, kun overføres fra én energiform til en annen. Energiressurser

Kjerne-kraft

Geo-varme

Tide-vann Fossile

brensel

(ikke fornybar)

*

Sol-varme

*

Foto-voltaisk

**

Vind/ bølge

**

Vann-kraft

*

Bio

Solenergi Direkte* Indirekte**

Anette Eleonora Gunnæs

Energi og nanoteknologi

Spare

Høste

Lagre

Forbedret isolasjon av bygninger, utvikle sterke og lette materialer til bruk innen transport,utvikle termoelektriske-materialer for å utnytte spillvarme

Forbedrede batterier og hydrogen lagring

Øke effektiviteten til f.eks solceller

Energi kan verken skapes eller forsvinne, kun overføres fra én energiform til en annen.

Anette Eleonora Gunnæs

LitiumbatterierDen nye generasjonen bilbatterier

Litiumbatterier versus blybatterier -mye lettere

- tar mindre plass - større energitetthet.

Ved Universitetet i Oslo forskers det på hvordan litiumbatteriene kan forbedres ved å kombinere nye materialer med nanoteknologi.

Etterlikner strukturen til mitokondrier som er energimotorene i menneskeceller.

Ladefri kjøring mellom Oslo-Trondheim om 20 År!

http

://no

.wikip

ed

ia.o

rg/w

iki/Mito

kon

driu

m

Anette Eleonora Gunnæs

Solceller Kostand og effektivitet

Utnytter bare 16 til 18 prosent av sollyset.

Silisiumceller fanger bare opp lys innenfor et lite energiområde.

Si

Gallium og arsenikk:Utnytte så mye som 41 prosent av sollyset. Bedre utnyttelse

med nanoteknologi

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Solar_Spectrum.png

Anette Eleonora Gunnæs

Materialer og energibånd

Stort båndgap, elektroner kan ikke eksiteres til ledningsbåndet

Båndgap hvor elektroner kan eksiteresopp til ledningsbånd.

Metall Halvleder Isolator

Båndgapet til nanopartikler avhenger av størrelsen

Anette Eleonora Gunnæs

3. generasjon solceller

Tandemceller kan fange opp lys fra et større energispekter.

Nanopartikler kan benyttes til å endre energien pålysstrålene som treffer solcellen slik at energien optimaliseres.

Forventer en tredobling av effekten i forhold til dagens Si baserte solceller.

E1 E2 E3

Anette Eleonora Gunnæs

Termoelektriske materialer og Peltier elementer

Material krav:Høy elektrisk ledningsevneogLav termisk ledningsevne

The Cassini Spacecraft

Ingen bevegelige delerhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:USB_Beverage_Cooler.jpg

Genererer varme fra plutonium (Pu-238) alphadecay og strøm vha termoelementer

Elektrisitet fra spillvarme

Anette Eleonora Gunnæs

Mer om nano? Et godt utgangspunkt:

Studie ved Universitetet i Oslo!!!

Websiden: nano&me Nanotechnology in our lives

http://www.nanoandme.org