光をあてるだけで浮き上がる「光駆動浮揚システム」を搭載したディスク
光をあてるだけで浮き上がる「光駆動浮揚システム」を搭載したディスク / Credit:Science Advances
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光をあてると浮遊する不思議ディスクが開発される 電池もプロペラもいらない!? (2/3)

2021.02.17 Wednesday
Tiny, sunlight-powered aircraft could soar beyond airplanes’ reach https://www.sciencenews.org/article/tiny-sunlight-powered-aircraft-could-soar-beyond-airplanes-reach
Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabe1127

カーボンナノチューブは空気分子を加速して放出する

ナノチューブ層から下方向に放出される空気分子の反作用でディスクは飛翔する
ナノチューブ層から下方向に放出される空気分子の反作用でディスクは飛翔する / Credit:Science Advances

なぜ樹脂ディスクにカーボンナノチューブを塗ると浮くのか?

その理由はまず最初に、が下から照らされると、底面に塗られたカーボンナノチューブは光を吸収して温度が周りの空気よりも高くなります。

このとき、周囲の空気分子が温められたカーボンナノチューブ塗装に触れると、塗装の熱が空気分子にもつたわって、空気分子のエネルギーはカーボンナノチューブからもらった温度のぶんだけ上昇します。

そして温度があがった分子は、運動エネルギーが増して動きが早くなります。

さらに加速した空気分子はカーボンナノチューブ塗装内部で乱反射を起こし、より多くのエネルギーを得て加速し、最終的には下方向に向けて逃げていきます(上方向はフィルムで塞がれている)。

つまり、下からの光が底面のカーボンナノチューブ層を加熱し、その熱が底面に触れた空気の運動エネルギーを増加させ、乱反射のすえ、下方向に向けての放出することでフィルムを浮かせられるのです。

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