211service.com
Akumulators, kuram var redzēt cauri
Stenfordas universitātes pētnieki ir izgatavojuši pilnībā caurspīdīgas baterijas, kas ir pēdējais trūkstošais komponents, kas nepieciešams caurspīdīgu displeju un citu elektronisku ierīču izgatavošanai.
Skaidra jauda: Caurspīdīgi litija jonu akumulatori, piemēram, šī, galu galā varētu darbināt skaidru portatīvo elektroniku.
Stenfordas materiālu zinātnes profesors Yi Cui , kurš vadīja darbu, stāsta, ka tiek veikts milzīgs pētījumu apjoms, lai akumulatori ilgāk uzglabātu vairāk enerģijas, taču maz uzmanības ir pievērsts tam, lai tie būtu skaistāki un pievilcīgāki.
Pētnieki iepriekš ir veikuši caurspīdīgas izmaiņas citām galvenajām elektronikas klasēm, tostarp tranzistoriem un komponentiem, ko izmanto displeju vadīšanai, bet vēl ne akumulatoriem. Un, ja jūs nevarat padarīt akumulatoru caurspīdīgu, jūs nevarat padarīt sīkrīku caurspīdīgu, saka Cui.
Dažas akumulatora sastāvdaļas ir vieglāk izgatavot, izmantojot caurspīdīgus materiālus, nekā citas. Elektrodi ir sarežģīta daļa, saka Cui. Viens no veidiem, kā izveidot caurspīdīgu elektrodu, ir padarīt to ļoti plānu, apmēram 100 nanometru biezumā. Taču plāns elektrods parasti nevar uzglabāt pietiekami daudz enerģijas, lai tas būtu noderīgs.
Vēl viena pieeja ir izveidot elektrodu parauga formā, kura pazīmes ir mazākas, nekā var redzēt ar neapbruņotu aci. Kamēr akumulatorā ir pietiekami daudz kopējā elektroda materiāla, šāda veida elektrods joprojām var uzglabāt ievērojamu enerģijas daudzumu. Cui izstrādāja sieta elektrodu, kurā visas sieta līnijas ir aptuveni 50 mikrometri, faktiski neredzamas, un kvadrāti acs iekšpusē nesatur akumulatoru materiālus.
Izgatavošana ir arī sarežģīta, jo parastās metodes sastāvdaļu izgatavošanai ar šo izšķirtspēju prasa skarbus ķīmiskos procesus, kas bojā akumulatora materiālus. Tā vietā Stenfordas grupa izmantoja salīdzinoši vienkāršu metodi, lai izgatavotu caurspīdīgus sieta elektrodus, kas tiek turēti kopā caurspīdīgā, gludā polimērā, ko sauc par PDMS.
Viņi sāk ar litogrāfiju, lai izveidotu veidni uz silīcija vafeles. Pēc tam tie pārlej veidni ar šķidru PDMS, sacietē polimēru, lai to sacietētu, un noņem to no veidnes. Pēc tam PDMS lapa tiek iegravēta ar šauru kanālu režģi. Pēc tam viņi pilina elektrodu materiālu šķīdumu uz PDMS virsmas. Kapilārā darbība ievelk materiālus, līdz tie ir aizpildījuši visus kanālus, lai izveidotu sietu. Pētnieki izmantoja standarta litija jonu akumulatoru materiālus, lai izgatavotu savus elektrodus.
Lai izgatavotu visu akumulatoru, starp diviem elektrodiem tiek ievietots caurspīdīgs gēla elektrolīts un tas viss tiek ievietots aizsargājošā plastmasas iesaiņojumā. Stenfordas pētnieki izveidoja prototipus un izmantoja tos, lai darbinātu LED, kuras gaismu var redzēt caur pašu akumulatoru.
Cui saka, ka šīm baterijām teorētiski jāspēj uzglabāt aptuveni uz pusi mazāk enerģijas nekā līdzvērtīga izmēra necaurspīdīgai baterijai, jo pastāv kompromiss starp enerģijas blīvumu un caurspīdīgumu. Viņi var uzklāt biezāku elektrodu materiālu sietu, lai uzglabātu vairāk enerģijas, taču tas nozīmē, ka cauri tiks izvadīts mazāk gaismas.
Līdz šim viņa laboratorijas prototipi var uzglabāt 20 vatstundas uz litru, aptuveni tikpat daudz enerģijas kā niķeļa-kadmija akumulators, taču Cui cer to uzlabot par lielumu, daļēji samazinot polimēra substrāta biezumu, un padarot dziļākas tranšejas, kas notur elektrodu materiālus.
Vēl viens veids, kā uzglabāt vairāk enerģijas, nezaudējot caurspīdīgumu, būtu salikt vairākas šūnas vienu virs otras tā, lai elektrodu režģis būtu vienā rindā, ļaujot gaismai iziet cauri. Līdz šim grupa ir izgatavojusi elektrodus, kuru diametrs ir apmēram collas, taču Cui saka, ka tos varētu padarīt daudz lielākus, un materiālu varētu vienkārši sagriezt vēlamajā izmērā.