العربية

News and events

مط المكثفات الفائقة إلى السلطة غدا الأجهزة القابلة للارتداء

2020-03-25

قصة المصدر: علوم وتكنولوجيا

الباحثون في جامعة ديوك و جامعة ولاية ميشيغان في هندسة رواية نوع من supercapacitor التي لا تزال تعمل بكامل طاقتها حتى عندما امتدت إلى ثمانية أضعاف حجمها الأصلي. أنه لا يحمل أي البلى من أن تمتد مرارا وتكرارا يفقد سوى بضع نقاط مئوية من أداء الطاقة بعد 10,000 دورة من الشحن والتفريغ.

الباحثون تصور supercapacitor كونها جزءا من السلطة مستقلة ، المط ومرنة نظام إلكتروني لتطبيقات مثل الإلكترونيات التي يمكن ارتداؤها أو الأجهزة الطبية الحيوية.

تظهر النتائج على الانترنت 19 مارس في المسألة مجلة من خلية الصحافة. فريق البحث يضم كبار المؤلف تساو تشانغ يونغ أستاذ مساعد التعبئة والتغليف ، الهندسة الميكانيكية و الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة ولاية ميشيغان (MSU) ، وكبار المؤلف جيف الزجاج ، أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوب في جامعة ديوك. وشارك في البلاغ طلاب الدكتوراه ييهاو تشو تشى وى هان عالم أبحاث تشارلز باركر من جامعة ديوك ، وكذلك طالب دكتوراه Yunteng تساو من ماساتشوستس معاهد التكنولوجيا.

"هدفنا هو تطوير الأجهزة المبتكرة التي يمكن البقاء على قيد الحياة التشوهات الميكانيكية مثل تمتد التواء أو الانحناء دون فقدان الأداء" ، وقال تساو ، مدير مختبر لينة الآلات والإلكترونيات في جامعة ولاية ميشيغان. "ولكن إذا كان مصدر الطاقة من المط جهاز إلكتروني لا المط ، ثم الجهاز بأكمله النظام سوف تكون مقيدة غير مط."

أ supercapacitor (كما يشار إليها أحيانا باعتبارها ultracapacitor) مخازن الطاقة مثل البطارية ، ولكن مع بعض الاختلافات الهامة. على عكس البطاريات التي تقوم بتخزين الطاقة كيميائيا وتوليد التهم من خلال التفاعلات الكيميائية ، كهرباء طبقة مزدوجة supercapacitor (EDLSC), مخازن الطاقة من خلال تهمة الانفصال لا يمكن إنشاء الكهرباء الخاصة بها. يجب أن تكون مشحونة من مصدر خارجي. أثناء الشحن ، الالكترونات مبنية على جزء واحد من الجهاز وإزالتها من الأخرى, بحيث عندما الجانبين يتم توصيل الكهرباء بسرعة التدفقات بينهما.

أيضا على عكس بطاريات, المكثفات الفائقة قادرة على تصريف الطاقة في القصير لكن رشقات نارية ضخمة ، وليس من خلال الطويل البطيء هزيلة. أنها يمكن أيضا الشحن والتفريغ أسرع بكثير من بطارية تحمل الكثير المسؤول عن التفريغ من بطارية قابلة للشحن. وهذا يجعلها مثالية قصيرة, عالية الطاقة التطبيقات مثل فتبدأ فلاش في الكاميرا أو مكبرات الصوت في ستيريو.

ولكن معظم المكثفات الفائقة هي مجرد الصلبة والهشة مثل أي مكون آخر على لوحة الدوائر. هذا هو السبب في تساو والزجاج قضيت سنوات في العمل على المط الإصدار.

في ورقة جديدة الباحثون إثبات تتويجا عملهم إلى هذه النقطة ، افتعال ختم الحجم supercapacitor التي يمكن أن تحمل أكثر من اثنين فولت. عند توصيل أربعة معا ، كما أن العديد من الأجهزة تتطلب بطاريات AA أو AAA ، المكثفات الفائقة يمكن أن السلطة اثنين فولت Casio watch لمدة ساعة ونصف.

لجعل المط المكثفات الفائقة, زجاج وفريق بحثه أول زراعة أنابيب الكربون في الغابات -- التصحيح الملايين من الأنابيب النانوية فقط 15 نانومتر في القطر و 20-30 ميكرومتر طولا -- على رأس رقاقة السيليكون. هذا عن عرض أصغر من البكتيريا ارتفاع الخلية الحيوانية فإنه يصيب.

ثم قام الباحثون معطف طبقة رقيقة من الذهب nanofilm على رأس أنابيب الكربون في الغابات. طبقة الذهب بمثابة نوع من كهربائي جامع إسقاط المقاومة من الجهاز أمر من حجم أقل من الإصدارات السابقة ، والتي تسمح للجهاز الشحن والتفريغ أسرع بكثير.

الزجاج ثم ارفعوا أيديكم عن عملية الهندسة إلى تساو الذي نقل أنابيب الكربون في الغابات قبل امتدت الاستومر الركيزة مع قاعدة الذهب-الجانب إلى أسفل. جل مليئة الكهربائي ثم الاسترخاء للسماح قبل الضغط على الإفراج عنهم ، مما تسبب في أن يتقلص إلى ربع حجمها الأصلي. هذه العملية يتكوم فوق طبقة رقيقة من الذهب ويحطم معا "الأشجار" في أنابيب الكربون في الغابات.

"التكويم يزيد بشكل كبير كمية من المساحة المتاحة في كمية صغيرة من الفضاء ، مما يزيد من كمية الشحنة يمكن أن تعقد" ، وأوضح الزجاج. "إذا كان لدينا كل غرفة في العالم للعمل مع سطح مستو من شأنه أن تعمل بشكل جيد. ولكن إذا كنا نريد supercapacitor التي يمكن استخدامها في الأجهزة الحقيقية ، نحن بحاجة لجعله صغيرة قدر الإمكان."

سوبر الغابات الكثيفة ثم يتم تعبئة مع الجل بالكهرباء التي يمكن فخ الإلكترونات على السطح من الأنابيب النانوية. عندما اثنين من هذه الأقطاب هي تقع قريبة من بعضها البعض ، تطبيق الجهد الأحمال جانب واحد مع الإلكترونات في حين أن الآخر هو ينضب ، وخلق اتهم سوبر-مط supercapacitor.

"لا يزال لدينا بعض العمل للقيام به من أجل بناء كاملة المط للإلكترونيات نظام" تساو. "إن supercapacitor موضح في هذه الورقة لا يذهب بقدر ما نريد حتى الآن. ولكن مع هذا الأساس القوي المط supercapacitor, ونحن سوف تكون قادرة على الاندماج في النظام الذي يتكون من المط الأسلاك وأجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف لخلق تماما المط الأجهزة".

مط المكثفات الفائقة ، وشرح الباحثون أن قوة بعض مستقبلية الأجهزة من تلقاء نفسها ، أو أنها يمكن أن تكون جنبا إلى جنب مع المكونات الأخرى للتغلب على التحديات الهندسية. على سبيل المثال, المكثفات الفائقة يمكن شحنها في ثوان ببطء ثم إعادة شحن البطارية التي تعمل بمثابة المصدر الأساسي للطاقة في الجهاز. وقد استخدم هذا النهج التجديدي كسر في السيارات الهجينة ، حيث يتم توليد طاقة بشكل أسرع مما كان يمكن تخزينها. المكثفات الفائقة على زيادة كفاءة النظام بأكمله. أو اليابان أظهرت بالفعل, المكثفات الفائقة يمكن أن السلطة حافلة التنقل في المناطق الحضرية ، واستكمال إعادة شحنها بالكامل في كل محطة في الوقت القصير الذي يستغرقه لتحميل وتفريغ الركاب.

"الكثير من الناس تريد أن الزوجين المكثفات الفائقة و البطاريات معا" قال الزجاج. "أ supercapacitor يمكن شحن بسرعة و البقاء على قيد الحياة آلاف أو حتى ملايين من دورات الشحن ، في حين أن البطاريات يمكن تخزين المزيد من تهمة حتى أنها يمكن أن تستمر لفترة طويلة. وضعها معا يمنحك أفضل ما في العالمين. انهم ملء اثنين من وظائف مختلفة داخل نفس النظام الكهربائي."

اترك رسالة مرحبا بكم GTCAP
إذا كنت مهتما في منتجاتنا و تريد أن تعرف المزيد من التفاصيل,يرجى ترك رسالة هنا وسوف نقوم بالرد عليك بأسرع ما يمكن.

المنزل

المنتجات

عن

الاتصال