Микроконденсаторы на основе графена позволят зарядить iPhone за пять секунд
4 марта 2013 года
Американские ученые создали систему конденсаторов нового типа, которые позволят зарядить мобильный телефон или даже электромобиль за считанные секунды. Технология микромасштабных суперконденсаторов (ионисторов) на основе графена позволяет заряжать и разряжать устройства в сотни и даже тысячи раз быстрее, чем стандартные аккумуляторные батареи, сообщает британская газета The Daily Mail.
"Интеграция подсистем хранения электроэнергии в электронные схемы является сложной задачей. Зачастую она ограничивает уровень миниатюризации всей системы", сказал Ричард Канер, профессор материаловедения и инженерии из Калифорнийского университета в Лос Анжелесе (UCLA), где и была разработана новая технология.
Графен, напомним, это углеродная пленка толщиной в один атом. Ее называют двумерной, потому что, в отличие от обычного трехмерного кристалла, положение каждого ее узла описывается не тремя, а только двумя координатами. Графен обладает высокой прочностью, прозрачен в силу своей чрезвычайно малой толщины и является прекрасным проводником электрического тока. Все это делает его крайне привлекательными для использования в качестве прозрачных электродов солнечных батарей или сенсорных дисплеев. Использование в микроэлектронике считается одним из самых перспективным способом использования этого материала. Графен был открыт выпускниками Московского физико-технического института Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году в Манчестерском университете.
Как известно чем меньше расстояние между обкладками суперконденсатора, тем больше его емкость. Поэтому исследователи выбрали модель, позволяющую не только задействовать максимальную площадь рабочей поверхности, но и уменьшить путь, проходимый ионами в электролите до электродов.
Они отказались от наложения нескольких слоев графеновых электродов, так как такая конструкция, несмотря на ее функциональность, плохо совмещалась с интегральными схемами. Именно поэтому суперконденсаторы состоят из чередующихся на одной плоскости разделенных диэлектриком электродов.
Ученые предлагают изготавливать суперконденсаторы с помощью стандартного пишущего DVD-привода, поддерживающего технологию LightScribe, которая изначально предназначалась для нанесения рисунка на обратную сторону оптических дисков, но в UCLA смогли сделать ее намного полезнее.
Исследователи покрыли диск слоем оксида графита на пластиковой подложке, а затем выжгли лазером стандартного пишущего DVD привода очертания обкладок (электродов) ионистора.
Под действием красного лазера с длиной волны 650 нанометров оксид графита превратился в графен, электропроводность которого на шесть порядков выше, чем у исходного материала. Ученым удалось менее чем за полчаса получить более 100 графеновых суперконденсаторов на одном диске. В лабораторных образцах удалось достичь плотности мощности в 200 ватт на кубический сантиметр.
Получаемые системы хранения энергии выдерживают значительные деформации без какого-либо ущерба и демонстрируют отличную стабильность на протяжении множества циклов зарядки. До сих пор традиционные технологии изготовления микро-суперконденсаторов предполагали использование трудоемких литографических техпроцессов. Это в свою очередь оборачивается невозможностью разработки конкурентоспособных с экономической точки зрения устройств.
Ученые отмечают, что их разработка может быть интегрирована в гибкие дисплеи и "электронную бумагу", а также в носимую электронику. Покрытие на основе графена может наноситься на обратную сторону солнечных панелей и служить для аккумуляции энергии. Сейчас UCLA ведет поиск инвесторов и промышленных партнеров с целью организации массового выпуска микро-суперконденсаторов.
Источники
править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.
