• Apple представила самые мощные Mac: новые Mac Studio получили до 512 Гбайт памяти и объединяются в ИИ-кластеры

    Apple анонсировала новые модели Mac Studio на базе уже знакомого процессора M5 Max и свежего M5 Ultra, который компания называет своим самым мощным чипом. Новинки выполнены в том же компактном корпусе, дизайн которого практически не изменился с момента появления Mac Studio в 2022 году. Цены начинаются с $2499 за конфигурацию с M5 Max и с ...
    Читать дальше
  • Asus выпустила ROG Rapture GT-BN98 — первый геймерский маршрутизатор с Wi-Fi 8

    Компания Asus привезла на Gamescom 2026 несколько новинок, одной из которых стал маршрутизатор ROG Rapture GT-BN98. Вендор позиционирует устройство, как первый в мире маршрутизатор для геймеров с поддержкой Wi-Fi 8.
    Читать дальше
  • Обвала на рынке памяти не ждите — глава SK Hynix рассказал, почему дефицит продлится до 2031 года

    Приехавший на церемонию закладки фундамента предприятия в Индиане генеральный директор SK hynix Квак Но Чжун (Kwak Noh-jung) воспользовался мероприятием, чтобы поделиться своим видением дальнейшего развития рынка памяти. По его словам, дефицит на нём сохранится до конца 2030 года, а опасаться перепроизводства больше не стоит, поскольку си...
    Читать дальше
  • Maxell возобновила выпуск аудиокассет — по $6 за штуку

    Disk Union анонсировала спецвыпуск классических аудиокассет — новые UD-60U выпускаются в сотрудничестве с Maxell. Две компании явно рассчитывают привлечь ностальгирующих покупателей.
    Читать дальше
  • Китай отправил небесную электростанцию на высоту 4000 метров — это гибрид дирижабля и ветряка

    Китайские инженеры впервые подняли на высоту 4000 метров воздушную энергетическую установку S4000 и смогли получить с её помощью электроэнергию. Прототип выполнил полный рабочий цикл: набор высоты, удержание на месте, генерацию энергии и возвращение на землю. Заявленная высота 4000 метров значительно выше уровня, на котором работают обычн...
    Читать дальше

Учёные случайно создали конденсатор, который можно зарядить в 19 раз сильнее обычного

15 мая 2024 | Просмотров: 7 715 | Интересное

Недавно в журнале Science вышла статья авторов из инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе, посвящённая исследованию гетерогенных тонкоплёночных структур для конденсаторов. Работая с сегнетоэлектриками, учёные случайно создали конденсатор с плотностью энергии в 19 раз выше, чем у обычных элементов. Фактически они разработали аккумулятор с фантастической способностью быстрой зарядки, чего не хватает современным батареям.

Не секрет, что конденсаторы являются важнейшими элементами подсистем питания и стабилизации схем. В современных смартфонах может быть до 500 конденсаторов, а в ноутбуках — до 800 и более (колебательные контуры мы условно вынесем за скобки в данной статье, речь только о питании). Во всех случаях конденсаторы выступают как элементы, способные быстро разряжаться и заряжаться, чего не скажешь об аккумуляторах. Зато аккумуляторы отличаются высочайшей плотностью хранения энергии. Учёные давно пытаются найти золотую середину — высокоплотный аккумулятор с возможностью быстро заряжаться и разряжаться, но при этом оставаться целым и способным на множество циклов заряда. Похоже, учёные из США приблизились к открытию такого аккумулятора.

В ходе эксперимента с гетероструктурами на основе титаната бария (BaTiO3) — в некотором роде перовскита — была открыта «новая физика», как выразились учёные. В целом исследователи получили возможность управлять временем разряда (релаксации) сегнетоэлектрического конденсатора. Эта возможность случайно проявила себя при изучении комбинации двумерных и трёхмерных материалов в комбинации 2D/3D/2D2 или бутерброда Au/MoS2/BaTiO3/MoS2/Au. Сердцевина из титаната бария, окружённая двумя атомарно тонкими слоями, создаёт слой толщиной всего 30 нм или 1/10 обычного вируса. Точно подобранные химические и нехимические связи, а также зазоры между слоями стали тем ключом, который позволил получить контроль над временем разряда конденсатора-аккумулятора.

Благодаря сохранению кристалличности 3D-сегнетоэлектрика и минимизации потерь энергии, учёные смогли достичь плотности хранения энергии в этой многослойной гетерогенной структуре на уровне 191,7 Дж/см3 при КПД более 90 %. Точный контроль времени разряда открывает перспективы для широкого спектра применений и потенциально может ускорить разработку высокоэффективных систем накопления энергии.

«Мы создали новую структуру, основанную на инновациях, которые мы уже внедрили в нашей лаборатории с использованием 2D-материалов, — сказал ведущий автор работы Санг-Хун Бей (Sang-Hoon Bae). — Изначально мы не были сосредоточены на накоплении энергии, но в ходе нашего исследования свойств материалов мы обнаружили новое физическое явление, которое, как мы поняли, может быть применено для накопления энергии, и которое было одновременно очень интересным и потенциально гораздо более полезным».

«Мы обнаружили, что время релаксации диэлектрика может регулироваться или индуцироваться очень небольшим зазором в структуре материала, — объяснил Бэй. — Это новое физическое явление — то, с чем мы раньше не сталкивались. Это позволяет нам манипулировать диэлектрическим материалом таким образом, чтобы он не поляризовался и не терял способность заряжаться».

Учёные не скрывают, что впереди будет долгая оптимизация материала, но даже на современном этапе разработка превышает достижения других лабораторий. Поэтому исследователи видят в новом «электронном материале», как они назвали своё решение, большие перспективы.

Комментарии: 1

  1. Инна Ватция
    21 мая 2024 11:11 Инна Ватция
    Ещё один пример научного доказательства преимущественного превосходства гетероструктур, в сравнении с гомогенными средами.
    + 1
    Ответить
В Вашем браузере отключен JavaScript. Для корректной работы сайта настоятельно рекомендуется его включить.