Бумажные батареи

21.12.2021

Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали тонкие, как бумага и полностью биоразлагаемые цинковые батареи, которые в один прекрасный день могут стать экологически безопасным вариантом источника питания гибких и носимых электронных систем.

Квадратная батарея размером 4x4 см и толщиной всего 0,4 мм может обеспечить работу небольшого электрического вентилятора на протяжении 45 минут. Сгибание, скручивание аккумулятора или даже отрезание его фрагментов не приводило к перебоям в подаче энергии.

В ходе нашего исследования ученые показали более простой и дешевый способ производства батарей, с получением одного большого куска батареи, который разрезается до желаемых форм и размеров без потери эффективности. Эти особенности делают бумажные батареи идеальными для интеграции в гибкую электронику.

Изготовление батареи начинается с укрепления целлюлозной бумаги гидрогелем, который заполняет пустоты между волокнами целлюлозы. Этим образуется плотный разделитель, предотвращающий смешивание электродных чернил, наносимых печатным способом на разные стороны целлюлозной бумаги.

Анодные чернила в основном состоят из цинка и черного (электропроводящего) углерода. Для катода были разработаны два типа чернил - с марганцем и с никелем, но исследовательская группа полагает, что для этого можно использовать и другие металлы.

После того, как электроды напечатаны, аккумулятор погружается в электролит. Затем на электроды наносится тонкий слой золота для увеличения проводимости батареи.

Поскольку гидрогель и целлюлоза в природе расщепляются грибами, бактериями и другими микроорганизмами, отработавший свое аккумулятор можно просто закопать в почву, где он благополучно разрушится за несколько недель. Анодный цинк перейдет в нетоксичную гидроксидную форму, никель и марганец также станут гидроксидами или оксидами, приняв естественный вид, в котором они присутствуют в минералах.

<< Назад: Дроны автоматически вылетят к месту перестрелки 21.12.2021

>> Вперед: Квантовая спин-жидкость 20.12.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Квантовые виртуальные машины 18.08.2025 Современные квантовые компьютеры обещают революцию в вычислительной технике, однако их дороговизна и архитектурные ограничения зачастую препятствуют массовому и эффективному использованию. В частности, большинство существующих систем рассчитаны на выполнение задач одного пользователя, что значительно снижает их общую производительность и доступность. Группа исследователей из Колумбийского университета США представила инновационную технологию, которая способна изменить этот статус-кво, открывая возможности одновременного использования квантового компьютера несколькими пользователями. Разработанная ими система под названием HyperQ представляет собой виртуализацию квантовых вычислений - концепцию, близкую к облачным технологиям в классических вычислениях. HyperQ позволяет разделить физическое квантовое устройство на несколько изолированных виртуальных машин, между которыми распределяются вычислительные задачи. Такой подход обеспечивает балансировку нагрузки и одновременную работу нескольких программ на одном и том же квантовом процессоре. По словам профессора Джейсона Ние из Колумбийского инженерного университета, HyperQ приносит в квантовые вычисления принципы облачной виртуализации, позволяя запускать несколько приложений одновременно без задержек и очередей, что ранее было невозможно. Это серьезный шаг к более широкому внедрению и эффективному использованию квантовых технологий. При этом стоит учитывать, что квантовые компьютеры остаются дорогими и сложными в эксплуатации. По данным Quantum Zeitgeist, разработка малогабаритного квантового процессора требует инвестиций от 10 до 15 миллионов долларов, не считая ежегодных расходов на обслуживание и программное обеспечение. Текущие системы обычно работают только в однопользовательском режиме из-за взаимосвязанности кубитов, что осложняет параллельную обработку. HyperQ решает эту проблему, изолируя виртуальные машины друг от друга с помощью так называемых "буферных" кубитов - неактивных элементов, предотвращающих перекрестные помехи и шумы, которые могут распространяться по квантовой системе. Такой метод позволяет безопасно и эффективно разделять ресурсы, обеспечивая качественное исполнение множества квантовых задач одновременно. Ведущий автор проекта Руньчжоу Тао подчеркивает, что их подход не требует заранее известных программ или специализированных компиляторов, что делает систему гораздо гибче и удобнее для реального использования. HyperQ динамически взаимодействует с существующими инструментами квантового программирования, оптимизируя распределение кубитов и времени работы для каждого запроса. В отличие от предыдущих решений, требовавших построения очереди и предварительной компиляции задач, HyperQ позволяет независимо компилировать приложения для виртуальных машин разного размера, упрощая работу пользователей и увеличивая производительность. Тестирование системы на квантовом компьютере IBM Brisbane с 127 кубитами показало впечатляющие результаты - время ожидания выполнения задач сократилось в 40 раз, а число одновременно работающих программ увеличилось в десять раз.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025