Сегодня 30 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные случайно создали конденсатор, который можно зарядить в 19 раз сильнее обычного

Недавно в журнале Science вышла статья авторов из инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе, посвящённая исследованию гетерогенных тонкоплёночных структур для конденсаторов. Работая с сегнетоэлектриками, учёные случайно создали конденсатор с плотностью энергии в 19 раз выше, чем у обычных элементов. Фактически они разработали аккумулятор с фантастической способностью быстрой зарядки, чего не хватает современным батареям.

 Источник изображения: Sang-Hoon Bae

Источник изображения: Sang-Hoon Bae

Не секрет, что конденсаторы являются важнейшими элементами подсистем питания и стабилизации схем. В современных смартфонах может быть до 500 конденсаторов, а в ноутбуках — до 800 и более (колебательные контуры мы условно вынесем за скобки в данной статье, речь только о питании). Во всех случаях конденсаторы выступают как элементы, способные быстро разряжаться и заряжаться, чего не скажешь об аккумуляторах. Зато аккумуляторы отличаются высочайшей плотностью хранения энергии. Учёные давно пытаются найти золотую середину — высокоплотный аккумулятор с возможностью быстро заряжаться и разряжаться, но при этом оставаться целым и способным на множество циклов заряда. Похоже, учёные из США приблизились к открытию такого аккумулятора.

В ходе эксперимента с гетероструктурами на основе титаната бария (BaTiO3) — в некотором роде перовскита — была открыта «новая физика», как выразились учёные. В целом исследователи получили возможность управлять временем разряда (релаксации) сегнетоэлектрического конденсатора. Эта возможность случайно проявила себя при изучении комбинации двумерных и трёхмерных материалов в комбинации 2D/3D/2D2 или бутерброда Au/MoS2/BaTiO3/MoS2/Au. Сердцевина из титаната бария, окружённая двумя атомарно тонкими слоями, создаёт слой толщиной всего 30 нм или 1/10 обычного вируса. Точно подобранные химические и нехимические связи, а также зазоры между слоями стали тем ключом, который позволил получить контроль над временем разряда конденсатора-аккумулятора.

Благодаря сохранению кристалличности 3D-сегнетоэлектрика и минимизации потерь энергии, учёные смогли достичь плотности хранения энергии в этой многослойной гетерогенной структуре на уровне 191,7 Дж/см3 при КПД более 90 %. Точный контроль времени разряда открывает перспективы для широкого спектра применений и потенциально может ускорить разработку высокоэффективных систем накопления энергии.

«Мы создали новую структуру, основанную на инновациях, которые мы уже внедрили в нашей лаборатории с использованием 2D-материалов, — сказал ведущий автор работы Санг-Хун Бей (Sang-Hoon Bae). — Изначально мы не были сосредоточены на накоплении энергии, но в ходе нашего исследования свойств материалов мы обнаружили новое физическое явление, которое, как мы поняли, может быть применено для накопления энергии, и которое было одновременно очень интересным и потенциально гораздо более полезным».

«Мы обнаружили, что время релаксации диэлектрика может регулироваться или индуцироваться очень небольшим зазором в структуре материала, — объяснил Бэй. — Это новое физическое явление — то, с чем мы раньше не сталкивались. Это позволяет нам манипулировать диэлектрическим материалом таким образом, чтобы он не поляризовался и не терял способность заряжаться».

Учёные не скрывают, что впереди будет долгая оптимизация материала, но даже на современном этапе разработка превышает достижения других лабораторий. Поэтому исследователи видят в новом «электронном материале», как они назвали своё решение, большие перспективы.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Google заявила, что Великобритания не требовала от неё создать бэкдор в облаке — в отличие от Apple 14 мин.
Тысячи камер Hikvision остаются уязвимы ко взлому почти год — доступ к ним активно продают в даркнете 18 мин.
TikTok запустил систему проверки фактов и новые инструменты родительского контроля 41 мин.
Генерация кадров и востребованные функции: для Clair Obscur: Expedition 33 вышло крупное обновление 50 мин.
Завтра пройдёт презентация Nintendo Direct: Partner Showcase — фанаты ждут Hollow Knight: Silksong и Red Dead Redemption 2 2 ч.
Подписывать документы без Max можно — Минцифры опровергло слухи об обязательности нацмессенджера 2 ч.
Microsoft близка к заключению сделки о постоянном доступе к самым передовым технологиям OpenAI 3 ч.
Photoshop сделал редактирование объектов и людей на фото удивительно простым 3 ч.
Google согласилась подписать европейский свод правил в сфере разработки ИИ 4 ч.
Италия запустила проверку Meta из-за внедрения ИИ-чат-бота в WhatsApp 6 ч.
Минюст США посягнул на качества, которые делают iPhone уникальным — Apple ответила на громкий иск 10 мин.
Житель Аризоны украл оборудования с вышек сотовой связи на полмиллиона долларов 50 мин.
В Москве протестировали 5G-антенну российского производства — она обеспечила 1 Гбит/с 2 ч.
Pixel 10 станет первым флагманом Google с магнитной зарядкой Qi2, если слухи и утечки не врут 2 ч.
Microsoft выпустила Smurface Laptop — спецверсию Surface Laptop с синим лого и изображениями смурфов 3 ч.
Стартовали российские продажи роботов-пылесосов Dreame D20 с функциями флагманов 3 ч.
В ноябре в Москве пройдёт «Электроника России» 2025 — выставка-форум передовых отечественных технологий 4 ч.
YTL Power и NVIDIA инвестируют $2,3 млрд в ИИ в Малайзии — но связано ли это с предыдущей сделкой на $4,3 млрд? 4 ч.
Пентагон заказал разработку аналоговых «мозгов» для дронов и систем автопилота 4 ч.
Groq намерен привлечь $600 млн финансирования — в случае успеха это удвоит капитализацию бизнеса 5 ч.