Chemie

Onderzoekers maken rekbare supercondensatoren voor onze volgende wearables

Onderzoekers maken rekbare supercondensatoren voor onze volgende wearables


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bossen van koolstofnanobuisjes verbeteren de prestaties van de rekbare supercondensator Duke University

Stel je een nieuw type supercondensator voor die herhaaldelijk kan worden uitgerekt acht keer zijn oorspronkelijke grootte, maar met behoud van zijn volledige functionaliteit. Alleen na 10.000 cycli van opladen en opladen begint het een klein percentage van zijn energieprestaties te verliezen.

Onderzoekers van Duke University en Michigan State University (MSU) hebben precies dat gedaan. Het team ziet hun nieuwe supercondensator als onderdeel van een stroomonafhankelijk, rekbaar, flexibel elektronisch systeem dat kan worden gebruikt in draagbare elektronica of biomedische apparaten.

Hun studie werd gepubliceerd in een tijdschrift van Cell Press, Er toe doen, op donderdag.

Mechanische vervormingen overleven

"Ons doel is om innovatieve apparaten te ontwikkelen die mechanische vervormingen zoals rekken, draaien of buigen kunnen overleven zonder prestatieverlies", zegt Changyong Cao, directeur van het Laboratorium voor zachte machines en elektronica bij MSU en senior auteur van het onderzoek.

"Maar als de krachtbron van een rekbaar elektronisch apparaat niet rekbaar is, dan zal het hele systeem van het apparaat niet rekbaar zijn," vervolgde Cao.

Een supercondensator, ook wel ultracondensator genoemd, slaat energie op als een batterij. Maar in tegenstelling tot batterijen slaat een supercondensator energie op door middel van ladingsscheiding en kan hij zijn eigen energie niet opwekken. Het heeft een externe bron nodig om op te laden.

Ook in tegenstelling tot batterijen kunnen supercondensatoren energie afgeven in korte maar enorme uitbarstingen. Ze laden en laden ook veel sneller op, waardoor ze ideaal zijn voor korte, krachtige toepassingen zoals in versterkers in een stereosysteem of een flitser in een camera.

Het belangrijkste probleem is dat ze meestal hard zijn, net als batterijen. Dus, een andere senior auteur van de studie, Jeff Glass, hoogleraar elektrische en computertechniek aan de Duke University, en Cao lieten een bos van koolstofnanobuizen groeien - een patch van miljoenen nanobuisjes 15 nanometer in diameter en 20-30 micrometer hoog - bovenop een siliciumwafel. Om dat in perspectief te plaatsen: dat is ongeveer de grootte van de breedte van de kleinste bacterie en de hoogte van de dierlijke cellen die het infecteert.

ZIE OOK: KUNNEN ULTRACAPACITOREN BATTERIJEN VERVANGEN IN TOEKOMSTIGE ELEKTRISCHE VOERTUIGEN?

Het bos van koolstofnanobuizen wordt vervolgens bedekt met gouden nanofilm, die als elektrische collector wordt gebruikt. Het team gebruikt vervolgens een methode om het bos met nanobuizen te verfrommelen, die Glass uitlegde: "Door het kreukelen wordt de hoeveelheid beschikbare oppervlakte in een kleine ruimte aanzienlijk vergroot, waardoor de hoeveelheid lading toeneemt." Alle nanobuisjes worden vervolgens gevuld met een gelelektrolyt.

Het eindresultaat zijn super rekbare supercondensatoren die draagbare apparaten van de toekomst van stroom kunnen voorzien.

"Veel mensen willen supercondensatoren en batterijen aan elkaar koppelen", zei Glass. "Een supercondensator kan snel opladen en overleven duizenden of zelfs miljoenen van oplaadcycli, terwijl batterijen meer lading kunnen opslaan, zodat ze lang meegaan. Door ze samen te voegen, krijgt u het beste van twee werelden. Ze vervullen twee verschillende functies binnen hetzelfde elektrische systeem. "


Bekijk de video: The history of our world in 18 minutes. David Christian (December 2022).