21 октября 2015 был день, который Док Браун и Марти Макфли посадили в будущем в их DeLorean с путешествием во времени, сделанным возможным «конденсатором потока».В то время как конденсатор потока все еще заклинает научно-фантастические изображения, конденсаторы – теперь ключевые компоненты портативной электроники, вычислительных систем и электромобилей.В отличие от батарей, которые предлагают высокую вместимость, но медленная доставка энергии, конденсаторы обеспечивают быструю доставку, но плохую вместимость.
Большое усилие было посвящено улучшению этой особенности – известный как плотность энергии – диэлектрических конденсаторов, которые включают изоляционный материал, зажатый между двумя проводящими металлическими пластинами.Теперь, группа исследователей в Университете Делавэра и китайской Академии наук успешно использовала нанотехнологии, чтобы достигнуть этой цели.
О работе сообщают в газете, «Диэлектрические Конденсаторы с Трехмерными Наноразмерными Межпальцевыми Электродами для Аккумулирования энергии», издал в Научных Достижениях, первом находящемся в открытом доступе, журнале онлайн единственном AAAS.«С нашим подходом мы достигли плотности энергии приблизительно двух часов ватта за килограмм, который значительно выше, чем та из других диэлектрических конденсаторных структур сообщила в литературе», говорит Бинцин Вэй, преподаватель машиностроения в UD.«К нашему знанию это – первый раз, когда 3D наноразмерные межпальцевые электроды были поняты на практике», добавляет он. «С их высокой площадью поверхности относительно их размера углеродные нанотрубки, включенные в исключительно разработанную и структурированную 3D архитектуру, позволили нам обратиться к низкой способности диэлектрических конденсаторов сохранить энергию».
Один из ключей к успеху нового конденсатора – зажатый между пальцами дизайн – подобный вплетенным пальцам между двумя руками с «перчатками» – который существенно уменьшает расстояние между противостоящими электродами и поэтому увеличивает способность конденсатора сохранить электрическое обвинение.Другая значительная особенность конденсаторов – то, что уникальный новый трехмерный наноразмерный электрод также предлагает расстройство высокого напряжения, что означает, что интегрированный диэлектрический материал (глинозем, Al2O3) легко не терпит неудачу в его намеченной функции как изолятор.«В отличие от предыдущих версий, мы ожидаем, что наши недавно структурированные диэлектрические конденсаторы более подойдут для полевых заявлений, которые требуют высокого хранения плотности энергии, такого как дополнительные системы источника питания и гибридной силовой установки», говорит Вэй.Об исследовании
Среди соавторов на бумаге Фэнгминг Ен, Говэнь Мэн, Фэй Чжоу, Песня Лития, Литий Синьхуа, Сяое Ху, Сяогуан Чжу, Бинг Ву и Бинцин Вэй.Работа финансировалась Национальной Ключевой Программой Фундаментального исследования Китая, Национальным Фондом Естествознания Китая, CAS/SAFEA (китайская Академия администрации Sciences/State AQ9 Иностранных Дел Экспертов) Программа международного сотрудничества для Творческих Исследовательских групп и Аньхой Провинциальный Фонд Естествознания.
Вэй был вовлечен в экспериментальный план и анализ данных. Образцы были подготовлены и характеризованы его коллегами в Китае.