• Мозговые импланты вернули парализованному человеку подвижность рук (2 фото)

    До сих пор эксперименты с вживлением мозговых имплантов парализованным и утратившим речевые функции людям сводились к интерпретации мозговых импульсов компьютером для управления курсором мыши или синтеза речи. Американским учёным удалось впервые вернуть при помощи мозговых имплантов способность управлять движениями рук парализованному пац...
    Читать дальше
  • Tesla наконец-то выпустила велосипед — маленький, дорогой, без мотора и педалей

    Многие автопроизводители либо напрямую предлагают велосипеды под своей маркой, либо сотрудничают в этой сфере с партнёрами. Фанаты Tesla также не раз высказывали пожелания по приобретению электрических велосипедов этой марки, но Илон Маск (Elon Musk) чаще всего выступал с критикой этой идеи, а не поддерживал её. В итоге велосипед Tesla вс...
    Читать дальше
  • Фанат ретротехники подключил камеру Game Boy к огромному телескопу (видео)

    Фанат ретротехники Крис Грауэ прославился в сети благодаря необычному снимку Юпитера. Фотография была сделана с помощью камеры для портативной консоли Game Boy. Теперь энтузиаст решил поделиться своим опытом со всеми заинтересованными.
    Читать дальше
  • Sony отложила выпуск аркадного геймпада PlayStation FlexStrike на неопределённый срок

    Выход беспроводного аркадного геймпада PlayStation FlexStrike отложен на неопределённый срок, но компания Sony пообещала «вскоре» порадовать поклонников свежей информацией. Первоначально устройство должно было выйти 6 августа 2026 года, вместе с командным файтингом Marvel Tokon: Fighting Souls.
    Читать дальше
  • Microsoft исправила ошибку в Windows 11, которую не замечали более 10 лет

    Microsoft наконец устранила давнюю проблему в механизме Secure Boot, которая существовала более 10 лет. Уязвимость позволяла злоумышленникам обойти защиту загрузки Windows с помощью старых загрузчиков.
    Читать дальше

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

15 мая 2024 | Просмотров: 7 605 | 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.