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:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Гибридный транзистор на основе шелка 19.10.2023 Ученые из Университета Тафтса в США представили инновационный гибридный транзистор, основанный на шелке, открывающий новые перспективы в области нейроинтерфейсов и электроники биосенсоров. Этот биологический материал интегрируется в стандартный процесс производства чипов, предоставляя возможность массового использования. Новый транзистор обладает уникальными свойствами, позволяя электронным цепям реагировать на электрические и биологические сигналы одновременно. Исследователи стремились преодолеть границу между живым и неодушевленным, создавая перспективы для разработки нейроинтерфейсов, связывающих электронику и живые организмы. Новые транзисторы могут стать ключевым элементом в развитии нейросетей, биосенсоров и нейропроцессоров, перспективно изменяя взаимодействие человека с технологиями. Хотя конечные изменения могут не наступить завтра, эти технологии предоставляют важный взгляд на будущее. Пока неизвестно, будут ли новые гибридные транзисторы инициаторами этих перемен или утонут в небытии. Тем не менее, на данном этапе технология проявляет ряд интересных свойств, включая интеграцию в современные технологические процессы производства микросхем. Ученые используют белок фиброина, встроенный в шелковые нити и паутину, в качестве материала для затвора в гибридном процессоре. Этот белок демонстрирует высокую чувствительность к регулированию ионной проводимости электронными импульсами и биомаркерами. По сути, работа транзистора напоминает принцип работы ячейки памяти ReRAM, изменяя сопротивление под воздействием ионов, что выходит за пределы области применения резистивной памяти или мемристора. Ученые успешно создали датчик дыхания на основе нового решения, чувствительный к влажности. "Транзистор из шелка" может стать ключевым элементом в области здоровья, открывая новые перспективы для разработки инновационных технологий.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026