Аккумулятор сам себя лечит

22.11.2013

Ученые из Стэнфордского университета впервые разработали электрод, который обладает свойством самозаживления. Это может существенно продлить срок эксплуатации литиево-ионных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов и других устройств. Секрет кроется в покрытии электрода эластичным полимером, который стягивает микротрещины в материале электрода, возникающие в процессе эксплуатации аккумулятора.

"Самозаживление играет важнейшую роль в выживании и продолжительности жизни животных и растений, - прокомментировал Чао Ван (Chao Wang), научный сотрудник Стэнфордского университета и один из руководителей проекта. - Поэтому мы решили обеспечить этим свойством литиево-ионные батареи, чтобы они могли работать дольше".

Идея покрытия электрода эластичным полимером возникла у Вана после знакомства с командой лаборатории, которая занимается разработкой электронной кожи для роботов. Используемый для этой цели материал он взял за основу, добавив в полимер наночастицы графита для того, чтобы материал проводил электрический ток.

"Мы обнаружили, что срок эксплуатации кремниевых электродов возрос в 10 раз после того, как мы нанесли на них созданный нами полимер", - рассказал Ван, объяснив, что в течение нескольких часов этот полимер полностью устраняет любые микротрещины в толще электрода.

В лабораторных условиях исследователям удалось выполнить 100 циклов перезарядки аккумулятора без снижения его емкости. Целью же является достижение 500 циклов в случае с аккумулятором для смартфона и 3 тыс. циклов - аккумулятора для электромобиля.

Как объяснили ученые, кремниевый электрод они взяли потому, что кремний является наиболее перспективным материалом для изготовления электродов, так как вмещает в себя огромное число ионов. Однако это свойство имеет и обратную сторону - при каждой зарядке электрод увеличивается в размере максимум в 3 раза, вновь уменьшаясь до номинального размера при разрядке батареи. Этот процесс ведет к быстрому разрушению структуры материала и падению свойств элемента питания.

<< Назад: Проводимость кристалла повышается в 400 раз 23.11.2013

>> Вперед: Принципиально новая компьютерная архитектура 22.11.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива У лягушки без легких найдены легкие 25.05.2024 Вид лягушки Barbourula kalimantanensis из Борнео, который долгое время считался единственным известным видом лягушек без легких, оказался обладателем этих дыхательных органов. Это неожиданное открытие изменяет наше понимание дыхательных систем у амфибий. В 2008 году ученые произвели вскрытие 11 лягушек Barbourula kalimantanensis и были поражены отсутствием у них легких. До этого считалось, что все амфибии, за исключением одного вида безногих земноводных и нескольких видов саламандр, имеют легкие. Тогда ученые предположили, что B. kalimantanensis поглощают кислород через кожу, живя в стремительных ручьях, где высокая концентрация кислорода в воде. Лягушки, обитающие в бурных водах, были бы слишком плавучими с легкими, что могло бы мешать им противостоять сильным течениям. Однако недавние исследования с использованием микрокомпьютерной томографии изменили это представление. Проанализировав музейные образцы двух лягушек B. kalimantanensis, ученые обнаружили у них небольшие легкие. Эти легкие, хотя и присутствуют, слишком малы относительно тела лягушки, что делает их неэффективными для дыхания. Вероятно, они являются остатками некогда полноценных органов, которые утратили свою функцию в процессе адаптации к жизни в быстрых потоках. Таким образом, основным способом дыхания для этих лягушек остается поглощение кислорода через кожу. Это открытие поднимает новые вопросы для ученых. Они планируют исследовать, существуют ли другие виды амфибий, которые потеряли способность дышать легкими, живя в подобных условиях. Такие исследования могут пролить свет на эволюционные адаптации различных видов к экстремальным условиям обитания. Научное сообщество продолжает удивляться разнообразию адаптаций, которые демонстрируют амфибии. Открытие маленьких легких у B. kalimantanensis показывает, как изменчивы могут быть пути эволюции. Каждый новый факт помогает глубже понять механизмы выживания и адаптации в животном мире. Исследование B. kalimantanensis не только опровергло прежние представления, но и открыло новые горизонты для изучения адаптационных процессов у амфибий. Эти открытия имеют потенциал значительно обогатить наше знание о природе и эволюции животных.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025