• Garmin представила Enduro 4 — смарт-часы за $900 с солнечной зарядкой и 90-дневной автономностью (3 фото)

    Компания Garmin анонсировала смарт-часы Enduro 4, которые придут на смену модели предыдущего поколения. Новинка представляет собой 51-миллиметровые часы с поддержкой GPS, подзарядкой солнечной энергией, 1,4-дюймовым MIP-дисплеем, который защищает стекло Power Sapphire. Отметим также наличие титанового безеля и корпуса из армированного вол...
    Читать дальше
  • Atari воскресила компьютер 43-летней давности — 800XL вернулся с картриджами, BASIC и USB (5 фото)

    После возрождения культовых консолей Atari 2600 и Mattel Intellivision, компания Atari выпускает на рынок точную копию одного из своих персональных компьютеров, дебютировавших 43 года назад. Модель 800XL — это 8-битный компьютер, оснащённый полноценной клавиатурой, который можно использовать как для игр, так и для программирования на язык...
    Читать дальше
  • На орбите стало тесно и опасно: SpaceX показала, как чужие спутники пролетают в десятках метров от Starlink и призвала делиться данными о манёврах

    Компания SpaceX в очередной раз призвала операторов спутниковых систем наладить открытый обмен данными об их координатах и траекториях, поскольку риски столкновений из-за резких манёвров спутников становятся всё выше. Без подобной координации освоение ближнего космоса станет слишком опасным.
    Читать дальше
  • GIGABYTE выпустила бюджетные игровые мониторы по цене от $60

    Компания GIGABYTE представила мониторы GS22F12I и GS27F16I, ориентированные на экономных геймеров. Козырем новинок стала доступная цена в сочетании с поддержкой повышенной частоты обновления и технологии адаптивной синхронизации.
    Читать дальше
  • Mac mini на чипе M5 Pro протестировали в 13 ААА-играх (видео)

    Вслед за Mac mini (M6) автор YouTube-канала Andrew Tsai изучил игровые возможности мини-ПК Apple с процессором M5 Pro. Как оказалось, даже самая доступная версия компьютера способна обеспечить комфортную производительность в современных хитах.
    Читать дальше

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

15 мая 2024 | Просмотров: 7 850 | 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.