Инновационный кремниевый суперконденсатор

19.11.2013

Инновационная конструкция суперконденсатора, созданная специалистами по материаловедению из университета Вандербильта (США) под руководством ассистент-профессора Кэри Пинта (Cary Pint), делает возможным создание фотоэлементов, способных вырабатывать электроэнергию круглосуточно и не только когда светит солнце.

Утверждается, что это первый суперконденсатор, изготовленный только из кремния и вместе с микроэлектронной схемой, которую он питает. И он может быть применен во встроенных элементах питания мобильных телефонов, которые заряжаются за секунды и работают неделями между зарядками.

Ученые полагают, что станет возможным построить элементы питания из лишнего кремния, имеющегося в современных фотоэлементах, датчиках, мобильных телефонах и многих других электромеханических устройствах, что позволит снизить стоимость этих устройств.

"Если вы предложите специалистам сделать суперконденсатор из кремния, они скажут вам, что это безумная идея, - рассказал Кэри Пинт, ассистент-профессор кафедры машиностроения, руководивший исследованием. - Но мы открыли простой способ добиться этого".

Вместо того, чтобы хранить энергию в химических реакциях, как это происходит в батареях, суперконденсаторы хранят энергию, собирая ионы на поверхности пористого материала. В результате, они обладают способностью заряжаться и разряжаться в течение минут, а не часов, и служить несколько миллионов циклов, а не несколько тысяч циклов, как батареи.

Эти свойства позволили суперконденсаторам, изготовленным из активированного углерода, захватить несколько нишевых рынков, таких как хранение энергии, выработанной регенеративными тормозными системами автобусов и электромобилей, и обеспечение бросков тока, необходимых для регулирования лопастей гигантских ветровых турбин при изменении ветровой обстановки. Суперконденсаторы пока что отстают по удельной емкости от литий-ионных батарей, поэтому они еще слишком громоздки для питания большинства пользовательских устройств. Однако они быстро развиваются.

"Построение функциональных устройств с высокими характеристиками из наноразмерных строительных блоков с любым уровнем контроля оказалось достаточно сложным заданием. И когда оно было выполнено, то оказалось сложным для повторения", - пояснил ассистент-профессор Кэри Пинт.

"Несмотря на отличные характеристики устройства, которое мы получили, нашей целью не было создание устройств с рекордными параметрами, - сказал Пинт. - Целью была разработка методов создания интегрированного хранилища энергии. Кремний - это идеальный материал для работы, потому что он является основой для множества современных технологий и устройств. К тому же, большая часть кремния в существующих устройствах остается неиспользуемой из-за того, что производить тонкие кремниевые подложки очень дорого и не выгодно".

Группа Пинта сейчас использует этот подход к созданию хранилища энергии, которое могло быть сформировано в лишнем материале или на обратной стороне фотоэлементов и датчиков. Суперконденсаторы могли бы хранить избыточную электроэнергию, вырабатываемую фотоэлементами днем, и отдавать ее в часы наибольшей нагрузки вечером.

<< Назад: Gigabit Powerline - чип для домашних сетей через электропроводку 19.11.2013

>> Вперед: Loon от Google - система глобального доступа в Интернет 19.11.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Притягательность историй о настоящих преступлениях 14.05.2026 Документальные истории о реальных преступлениях - давно превратились в один из самых популярных культурных феноменов современности. Подкасты о серийных убийцах, похищениях и громких ограблениях стабильно занимают верхние строчки чартов, собирая вокруг себя большую и лояльную аудиторию, преимущественно женскую. В обществе часто звучит мнение, что интерес к таким материалам говорит о нездоровом любопытстве или даже скрытой жестокости. Однако новое исследование Калифорнийского университета в Дэвисе полностью опровергает эти стереотипы. Ученые опросили 300 активных слушателей true crime и применили искусственный интеллект для глубокого анализа их ответов. Результаты показали, что подавляющее большинство людей обращается к этому жанру не ради сенсаций и крови, а ради получения полезной информации. Они стремятся понять мотивы преступников, разобраться в работе судебной системы и извлечь практические уроки. Для многих это своеобразная "культура выживания": слушатели анализируют ошибки жертв, чтобы лучше представлять, как вести себя в потенциально опасных ситуациях и чувствовать себя увереннее. Соавтор исследования София Рея подчеркивает: "Фанаты true crime хотят ответов, а не крови. Они ищут понимания, а не адреналинового всплеска, как любители фильмов ужасов". При этом ученые обнаружили, что аудитория жанра далеко не однородна. У людей с высоким уровнем психопатии (когда снижена способность к эмпатии) такие истории часто выполняют роль релаксации и способа уйти от реальности. Нарциссы же воспринимают их как развлечение и возможность почувствовать собственное превосходство, мысленно ставя себя выше и преступника, и жертвы. Эти особенности связаны с так называемой "темной триадой" личности - сочетанием нарциссизма, психопатии и макиавеллизма. Таким образом, один и тот же подкаст может удовлетворять совершенно разные потребности: от глубокого познавательного интереса и стремления к безопасности до простого развлечения и эмоциональной разрядки. Это объясняет, почему жанр остается таким массовым и притягательным для самых разных людей. Исследователи отмечают, что пока остается открытым важный вопрос: приводит ли регулярное погружение в мир криминальных историй к повышению тревожности или, наоборот, люди с определенным типом личности изначально выбирают именно такой контент.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026