Navorsers skep rekbare superkondensators vir ons volgende dra - Chemie - 2022
Koolstof nanobuis woude verbeter die rekbare superkondensator se prestasieDuke University
Stel u 'n nuwe tipe superkapasitor voor wat u herhaaldelik kan uitrek agt keer sy oorspronklike grootte, maar behou steeds sy volle funksionaliteit. Slegs na 10 000 siklusse van laai en herlaai begin dit 'n klein persentasie van sy energieprestasie verloor.
Navorsers van Duke University en Michigan State University (MSU) het dit presies gedoen. Die span sien hul nuwe superkapasitor as deel van 'n kragonafhanklike, rekbare, buigsame elektroniese stelsel wat in draagbare elektronika of biomediese toestelle gebruik kan word.
Hul studie is gepubliseer in 'n tydskrif van Cell Press, Saak, op Donderdag.
Oorlewende meganiese vervormings
"Ons doel is om innoverende toestelle te ontwikkel wat meganiese vervormings kan oorleef, soos rek, draai of buig sonder om prestasie te verloor," het Changyong Cao, direkteur van die Laboratorium vir sagte masjiene en elektronika aan MSU en senior outeur van die studie, gesê.
"Maar as die kragbron van 'n rekbare elektroniese toestel nie rekbaar is nie, dan sal die hele toestelstelsel beperk word om nie te rek nie," vervolg Cao.
'N Superkapasitor, ook soms 'n ultrakapasator genoem, stoor energie soos 'n battery. Maar, anders as batterye, stoor 'n superkondensator energie deur laadskeiding en kan dit nie sy eie energie skep nie. Dit het 'n eksterne bron nodig om te kan hef.
In teenstelling met batterye, kan superkondensators energie vrystel in kort, maar groot sarsies. Hulle laai en laai ook baie vinniger op, wat hulle ideaal maak vir kort, kragtige toepassings, soos in versterkers in 'n stereo-stelsel, of 'n flits in 'n kamera.
Die belangrikste probleem is dat dit gewoonlik hard is, net soos batterye. Dus, 'n ander senior outeur van die studie, Jeff Glass, professor in elektriese en rekenaaringenieurswese aan die Duke Universiteit, en Cao het 'n koolstof-nanobuiswoud verbou - 'n stuk miljoene nanobuisies 15 nanometer in deursnee en 20-30 mikrometer lank - bo-op 'n silikonplaat. Om dit in perspektief te plaas, is dit ongeveer die grootte van die breedte van die kleinste bakterie en die hoogte van die diereselle wat dit besmet.
SIEN OOK: KON ULTRACAPACITORS BATTERYE VERVANG IN TOEKOMSTIGE ELEKTRIESE VOERTUIE?
Die koolstof nanobuisbos word dan bedek met goue nanofilm wat gebruik word as 'n elektriese versamelaar. Die span gebruik dan 'n metode om die nanobuisbos te verfrommel, wat Glass verduidelik het: "Die verfrommeling vergroot die hoeveelheid oppervlakte wat beskikbaar is in 'n klein hoeveelheid ruimte, wat die hoeveelheid lading wat dit kan bevat, verhoog." Al die nanobuisies word dan met 'n gel-elektroliet gevul.
Die eindresultaat is superrekbare superkondensators wat draagbare toestelle van die toekoms kan dryf.
'Baie mense wil superkondensators en batterye saamvoeg,' het Glass gesê. '' 'N Superkapasitor kan vinnig laai en oorleef duisende of selfs miljoene van laaisiklusse, terwyl batterye meer laai kan stoor sodat dit lank kan hou. As u dit saamvoeg, kry u die beste van albei wêrelde. Hulle vul twee verskillende funksies binne dieselfde elektriese stelsel. '