Эластичные суперконденсаторы открывают дорогу для сверхгибких источников питания
Суперконденсаторы, конечно же, известны своей превосходной плотностью мощности, быстро заряжают и разряжают энергией и имеют более длительный срок службы, чем химические батареи, которые обычно (но не всегда) имеют преимущество в хранении значительно большего количества энергии.
Гибкие суперконденсаторы
Эта исследовательская группа попыталась разработать действительно гибкий источник питания для носимых устройств, над которыми они работали. «Наша цель – разработать инновационные устройства, способные выдерживать механические деформации, такие как растяжение, скручивание или изгиб, без потери производительности», – сказал Юнтенг Цао, директор лаборатории мягких машин и электроники в MSU. «Но если источник питания гибкой электроники» – устройство, которое не растягивается, тогда вся система устройства не будет растягиваться».
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Команда занялась идеей дизайна, который начинается с небольшого «леса углеродных нанотрубок» на кремниевой пластине – миллионы нанотрубок высотой около 20-30 микрометров в окружности диаметром около 15 нанометров. Концы покрыты слоем нанопленки из золота, что снижает сопротивление конечного устройства и позволяет ему переносить заряд намного быстрее, чем в предыдущих разработках.
Он укладывается золотой стороной вниз, на эластичную подложку, которая под натяжением растягивается до четырех раз своей нормальной длины. Как только она включена, натяжение высвобождается, и вся подложка крошится, разбивая нанотрубки «деревьев» в «лесу» вместе еще большей плотностью. Наконец, нанотрубки «леса» заполняются гелевым электролитом, способным удерживать электроны на поверхностях нанотрубок. В этот момент, два из этих электродов соеденяются вместе и применяя напряжение, посылает все электроны с одной стороны на другую, где они могут храниться и позже высвобождаться в виде энергии.
Эластичные суперконденсаторы открывают дорогу для сверхгибких источников питания
На этом этапе создание патча из этого материала размером с почтовую марку дает вам двухвольтный суперконденсатор. По словам исследователей, если вы соедините четыре вместе, вы можете запитать часы Casio с напряжением два вольта в течение полутора часов. «Нам еще предстоит проделать определенную работу по созданию полностью растягиваемой электронной системы», – сказал Цао. «Суперконденсатор, продемонстрированный в этой статье, не настолько хорош, как хотелось бы. Но благодаря этому основанию надежного растягиваемого суперконденсатора мы сможем интегрировать его в систему, состоящую из растягиваемых проводов, датчиков и детекторов, для создания полностью растягиваемых устройств».
Как и все, с кем мы говорили и кто работает над суперконденсаторами нового поколения, эта команда говорит, что они, скорее всего, будут лучше всего работать в гибридной энергетической системе с некоторыми химическими батарейными элементами, которые могут обеспечить плотность энергии, соответствующую плотности мощности суперконденсаторов, каждый из которых играет на своих сильных сторонах. «Суперконденсатор может быстро заряжаться и выдержать тысячи или даже миллионы циклов зарядки», – говорит Джефф Гласс (Jeff Glass), профессор электротехники и компьютерной инженерии из Университета Дьюка. В то время как батареи могут хранить больше заряда, они могут работать долгое время». Соединяя их вместе, вы получаете лучшее из обоих устройств». Они выполняют две различные функции в одной электрической системе».
Суперконденсаторы, конечно же, известны своей превосходной плотностью мощности, быстро заряжают и разряжают энергией и имеют более длительный срок службы, чем химические батареи, которые обычно (но не всегда) имеют преимущество в хранении значительно большего количества энергии.
Эта исследовательская группа попыталась разработать действительно гибкий источник питания для носимых устройств, над которыми они работали. «Наша цель – разработать инновационные устройства, способные выдерживать механические деформации, такие как растяжение, скручивание или изгиб, без потери производительности», – сказал Юнтенг Цао, директор лаборатории мягких машин и электроники в MSU. «Но если источник питания гибкой электроники» – устройство, которое не растягивается, тогда вся система устройства не будет растягиваться».
Команда занялась идеей дизайна, который начинается с небольшого «леса углеродных нанотрубок» на кремниевой пластине – миллионы нанотрубок высотой около 20-30 микрометров в окружности диаметром около 15 нанометров. Концы покрыты слоем нанопленки из золота, что снижает сопротивление конечного устройства и позволяет ему переносить заряд намного быстрее, чем в предыдущих разработках.
Он укладывается золотой стороной вниз, на эластичную подложку, которая под натяжением растягивается до четырех раз своей нормальной длины. Как только она включена, натяжение высвобождается, и вся подложка крошится, разбивая нанотрубки «деревьев» в «лесу» вместе еще большей плотностью. Наконец, нанотрубки «леса» заполняются гелевым электролитом, способным удерживать электроны на поверхностях нанотрубок. В этот момент, два из этих электродов соеденяются вместе и применяя напряжение, посылает все электроны с одной стороны на другую, где они могут храниться и позже высвобождаться в виде энергии.
На этом этапе создание патча из этого материала размером с почтовую марку дает вам двухвольтный суперконденсатор. По словам исследователей, если вы соедините четыре вместе, вы можете запитать часы Casio с напряжением два вольта в течение полутора часов. «Нам еще предстоит проделать определенную работу по созданию полностью растягиваемой электронной системы», – сказал Цао. «Суперконденсатор, продемонстрированный в этой статье, не настолько хорош, как хотелось бы. Но благодаря этому основанию надежного растягиваемого суперконденсатора мы сможем интегрировать его в систему, состоящую из растягиваемых проводов, датчиков и детекторов, для создания полностью растягиваемых устройств».
Как и все, с кем мы говорили и кто работает над суперконденсаторами нового поколения, эта команда говорит, что они, скорее всего, будут лучше всего работать в гибридной энергетической системе с некоторыми химическими батарейными элементами, которые могут обеспечить плотность энергии, соответствующую плотности мощности суперконденсаторов, каждый из которых играет на своих сильных сторонах. «Суперконденсатор может быстро заряжаться и выдержать тысячи или даже миллионы циклов зарядки», – говорит Джефф Гласс (Jeff Glass), профессор электротехники и компьютерной инженерии из Университета Дьюка. В то время как батареи могут хранить больше заряда, они могут работать долгое время». Соединяя их вместе, вы получаете лучшее из обоих устройств». Они выполняют две различные функции в одной электрической системе».
https://econet.ru/articles/elastichnye-superkondensatory-otkryvayut-dorogu-dlya-sverhgibkih-istochnikov-pitaniya
27.03.2020