エンジンは、ClF 3を含むグラフェン粒子で構成されています。 炭素原子とClF 3分子の間には、容易に解離できるCF化学結合が生じます。 特に、これらの結合は、532 nmの波長のレーザーを照射すると破壊されます。 結合の破壊は、分子が炭素原子から「移動」しようとしているという事実につながります。 その結果、グラフェン層の下の圧力が増加し、グラフェンが基板から分離され、ブリスター（気泡）が形成されます。 レーザーをオフにすると、ClF 3の反応性が非常に高く、再び炭素原子と結合を形成するため、グラフェンはすぐに最初の平坦な状態に戻ります。 グラフェン層の下の急激な体積増加は、作動流体の膨張と内燃機関のピストンの動きに相当します。 エンジンの出力を決定する重要なパラメータは、膜材料の弾性率、膜の気体透過性、および基板への接着性に依存する、耐えられる圧力です。
液体ClF 3で処理されたグラフェンでは、フッ素と炭素の間にイオン結合が形成され、各フッ素原子に対して1/6ホールの正電荷が形成されます。 このようなイオン結合は、約54 kJ / molの非常に小さいエネルギーを持っているため、簡単に破壊できます。 これは共有結合CFのエネルギーの約10分の1です。 準安定ClF 3分子がそのイオン結合を失うと、ClF 3の気相への移行と圧力の急激な上昇が起こります。 研究者によると、内圧は〜23 MPaです。 このような圧力は、グラフェンを基板から局所的に分離するのに十分です。 ヤング率が1 TPaに達するグラフェンの強度が高く、ガス透過性が低いため、すべてのガスが気泡内に残ります。 グラフェンの構造解析により、1万サイクル後でも構造の乱れは発生しないことが示されました。 著者は、このようなエンジンの特性は、レーザーパルスのパラメーター、ビーム径を最適化することにより、また最も効率的な「作動流体」を選択することにより大幅に改善できると考えています。
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