• Blue Origin успешно запустила аналог ракеты SpaceX Falcon Heavy (2 фото + видео)

    Принадлежащая основателю Amazon Джеффу Безосу аэрокосмическая компания Blue Origin совершила успешный запуск тяжёлой ракеты-носителя New Glenn. Её разработка велась в течение почти 10 лет. Сейчас это один из главных конкурентов Falcon Heavy от SpaceX Илона Маска.
    Читать дальше
  • Швеция построит хранилище для ядерных отходов, которого хватит на 100 000 лет (2 фото)

    Швеция начала строительство постоянного хранилища для отработанного ядерного топлива, рассчитанного на 100 000 лет. Это второй подобный объект в мире после финского. Хранилище будет расположено в Форсмарке, в 150 километрах к северу от Стокгольма.
    Читать дальше
  • Новый iPhone SE (2025) будет похож на смартфон 15-летней давности (2 фото)

    Инсайдер Сони Диксон (@SonnyDickson) опубликовал в соцсети X фотографии макетов iPhone SE четвёртого поколения. Модель 2025 года будет кардинально отличаться от предшественника и в то же время напоминать один из первых «яблочных» смартфонов.
    Читать дальше
  • OnePlus представила смартфоны OnePlus 13 и OnePlus 13R (15 фото)

    Обе новинки отличаются самыми высокими характеристиками и сочетают в себе модернизированные модели камер, возможности искусственного интеллекта с недавно выпущенной OxygenOS 15, мощные чипы Snapdragon и улучшенную систему охлаждения. С 13 января они доступны по специальной цене.
    Читать дальше
  • Удаление объектов и фона в Microsoft Paint стало доступным всем пользователям Windows 11

    Для продвижения компьютеров класса Copilot+ PC компания Microsoft выпустила множество интересных функций на базе генеративного искусственного интеллекта, в том числе несколько инструментов для редактирования изображений в Paint. Теперь эти новые инструменты работают не только на машинах с маркировкой Copilot+PC, оснащённых процессорами Sn...
    Читать дальше

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

15 мая 2024 | Просмотров: 6 150 | 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.