• Энтузиасты разогнали дрон до рекордных 733 км/ч — он почти догнал авиалайнер (видео)

    Любые транспортные средства неизбежно начинают соперничать друг с другом в определённых характеристиках, и в случае с дронами конкуренция развивается в части достижения максимальной скорости полёта. Дуэт энтузиастов недавно показал способность усовершенствованного ими дрона развивать скорость 730 км/ч, и это можно считать заявкой на миров...
    Читать дальше
  • Заставить ИИ выдавать запрещённую информацию довольно просто, показали исследователи

    Этика использования систем искусственного интеллекта является животрепещущей проблемой, которой озабочены не только разработчики, но и государственные структуры. Официальные версии ИИ-моделей настроены так, чтобы не давать ответов на запросы, нацеленные на получение запретной информации. Тем не менее, модификация этих моделей позволяет до...
    Читать дальше
  • Паровая революция в лечении мужской проблемы

    Проблемы с мужским здоровьем долгое время лечили либо таблетками, либо достаточно травматичными операциями. Сегодня ситуация меняется: в урологии появились малоинвазивные технологии, которые позволяют проводить лечение без разрезов и общего наркоза. Знакомьтесь: технология, которая достойна места в нашем обзоре.
    Читать дальше
  • Новые перовскитные панели вырабатывают энергию прямо через стекло

    Учёные из Наньянского технологического университета разработали ультратонкие прозрачные солнечные элементы на основе перовскита. Они почти незаметны на стекле, но при этом умеют вырабатывать электричество от солнечного света.
    Читать дальше
  • ASUS представила два мощных и очень дорогих игровых ноутбука на RTX 5090

    Каталог ноутбуков ASUS пополнили сразу две новинки, ориентированные на геймерскую аудиторию. Модели ROG Strix SCAR 10 Plus Extreme Edition и Zephyrus G16 Air примечательны дисплеями с подсветкой mini-LED и производительным железом — впрочем, то и другое обойдётся покупателям во внушительную сумму.
    Читать дальше

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

15 мая 2024 | Просмотров: 7 450 | 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.