Сегодня 02 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 🔥
В Threads появились собственные личные сообщения — без перехода в Instagram 6 ч.
Одной из двух замороженных игр People Can Fly была Outriders 2 — подробности отменённого сиквела 7 ч.
Telegram добавил списки задач и посты от подписчиков — на последних можно зарабатывать 7 ч.
Bloomberg раскрыл список «очень состоятельных» претендентов на покупку TikTok в США 8 ч.
Rockstar вспомнила о Red Dead Online — для мультиплеерного боевика вышло первое за долгое время крупное обновление 8 ч.
Психологический хоррор Dead Take сотрёт границу между кино и играми — в главных ролях оказались звёзды Baldur’s Gate 3 и Clair Obscur: Expedition 33 11 ч.
Nvidia выпустила драйвер с поддержкой GeForce RTX 5050 11 ч.
System Shock 2: 25th Anniversary Remaster получила новую дату выхода на PlayStation, Xbox и Nintendo Switch 12 ч.
Разработчик конфиденциальных сервисов Proton решил засудить Apple за недобросовестную конкуренцию 12 ч.
Новый план Huawei по «захвату мира»: компания открыла исходный код своих ИИ-моделей 13 ч.
Федеральный суд в США отказался снять обвинения с Huawei в нарушении санкций 26 мин.
Задняя панель Nothing Phone 3 стала больше похожа на экран смартфона 2 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR 400 Pro: настоящая уличная магия 4 ч.
Apple оштрафовали на $110 млн за незаконное использование технологии связи 20-летней давности 5 ч.
Новая статья: Обзор системного блока Bloody BD-PC CZ79C3: главное — настрой! 6 ч.
Apple обвинила экс-инженера Vision Pro в краже тысяч секретных файлов перед переходом к конкуренту 7 ч.
Отечественный квантовый процессор с наибольшим числом кубитов прошёл испытания и готов к масштабированию 8 ч.
Nothing представила накладные наушники Headphone (1) — аналоговое управление, звук KEF и автономность до 80 часов за €299 9 ч.
Marshall представила портативную колонку Middleton II с автономностью до 30 часов и LE Audio — она работает даже под водой 10 ч.
Смартфоны Realme P3 и P3 Ultra поступили в продажу в России по цене от 22 999 рублей 11 ч.