Сегодня 01 апреля 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 🔥
Вернулись к тому, с чего начинали: похоже, Blizzard готовится переименовать Overwatch 2 в Overwatch 5 ч.
Календарь релизов — 1–6 апреля: The Last of Us Part II Remastered на ПК и Steel Hunters 5 ч.
Новая игра по «Звёздным войнам» от бывших разработчиков XCOM выглядит как XCOM по «Звёздным войнам» — первые скриншоты 5 ч.
Apple выпустила iOS 18.4 с «Приоритетными уведомлениями» от ИИ и другими улучшениями 5 ч.
«Софтлайн» опубликовал аудированные итоги 2024 года, подтвердив увеличение прогноза на 2025 год 7 ч.
«Жестокая, энергичная и без компромиссов»: впечатления журналистов и 14 минут нового геймплея Doom: The Dark Ages 7 ч.
В «Google Презентациях» появился ИИ для генерации изображений Imagen 3 и другие инструменты для «потрясающих презентаций» 8 ч.
Amazon представила ИИ-агента Nova Act, который заменит человека в интернет-серфинге 10 ч.
Слухи: четыре известные корейские компании устроили борьбу за право создавать новые игры по StarCraft 10 ч.
Голливудские студии перенаправили монетизацию фейковых трейлеров на YouTube себе в карман 11 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR Magic 7: зачем платить больше? 4 ч.
Zotac представила GeForce RTX 5070 Ti в компактной версии Solid SFF и белой Solid White 4 ч.
Micron предупредила о дальнейшем росте цен на DRAM и NAND, и обвинила в этом ИИ 5 ч.
Стартовали продажи игровых ноутбуков с Nvidia Blackwell — за мобильную RTX 5090 просят как минимум $4299 7 ч.
На рынке комплектующих для игровых ПК появился новый крупный игрок — HP расширила ассортимент геймерского бренда Omen 10 ч.
Acer представила 240-Гц игровые QD-OLED-мониторы Predator X27U X1 и Predator X32 X2 по цене от $600 10 ч.
Meta подписала соглашение с Sembcorp о поставке энергии плавучих солнечных генераторов в Сингапуре 10 ч.
Возврат к корням: Vantage Towers разместила базовые станции на деревянных столбах 11 ч.
Arm собралась руками Nvidia захватить половину рынка процессоров для дата-центров 11 ч.
Доступная раскладушка Samsung Galaxy Z Flip 7 FE будет выглядеть точно как прошлогодний Z Flip 6 13 ч.