цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Новое исследование в Беркли позволит создать новые конденсаторы

Новое исследование в Беркли позволит создать новые конденсаторы

Автор: Mike(admin) от 27-08-2020, 15:35

Конденсаторы – один из важнейших электронных компонентов. Любой инженер, изучавший электронику, наверняка изучил их характеристики и особенности. Конденсаторы находят широкое применение в электронных системах, но особенно часто они используются в конструкциях энергосистем. Будь то стабилизатор или просто развязка, вам будет сложно найти электронную систему без конденсаторов.


Новое исследование в Беркли позволит создать новые конденсаторы

Основное функциональное отличие конденсатора от аккумулятора заключаются в двух моментах. Конденсаторы хранят небольшое количество энергии в течение коротких периодов времени, в то время как батареи хранят большое количество энергии в течение длительных периодов времени. Конденсаторы предназначены для быстрой зарядки и разрядки, в то время как батареи будут повреждены, если они будут заряжаться/разряжаться слишком быстро.


Помня об этой разнице, исследователи решили создать идеальный гибрид из двух: устройство, которое может быстро заряжаться и разряжаться, а также накапливать большое количество энергии.


Недавно исследователи из лаборатории Беркли объявили о новом материале, который, по их утверждениям, может быть использован для создания сверхвысоких и плотных конденсаторов. В этом материале используются релаксорные сегнетоэлектрики, которые, согласно Беркли, представляют собой керамические материалы, которые подвергаются быстрой механической или электронной реакции на внешнее электрическое поле и обычно используются в качестве конденсатора в таких приложениях, как ультразвук, датчики давления и генераторы напряжения.


Релаксорные сегнетоэлектрики претерпевают изменение ориентации электронов и накопления энергии под действием электрического поля. В этой работе ученые из Беркли исследовали способы манипулирования релаксорными сегнетоэлектриками, чтобы они могли быстро заряжаться и разряжаться без повреждений.


При зарядке сегнетоэлектрического материала внешнее электрическое поле вызывает накопление заряда. Во время разряда количество доступной энергии зависит от того, насколько сильно электроны материала становятся поляризованными в ответ на поле. Проблема в том, что большинство материалов не выдерживают сильного электрического поля до того, как материал разрушится. Поэтому исследователям пришлось найти способ увеличить максимально возможное электрическое поле без ущерба для поляризации.


Ученым удалось успешно достичь этой цели, введя в материал локальные дефекты с помощью ионного пучка. Метод заключался в воздействии на тонкопленочный материал потока частиц высокой энергии, успешно создавая локальные дефекты на материале. Добавление этих дефектов успешно уменьшило проводимость материала, задерживая электроны и предотвращая их движение. Таким образом, исследователи могли эффективно поддерживать поляризацию и уменьшать утечку в материале, применяя еще большее электрическое поле (т.е. сохраняя больше энергии).


Результаты этой статьи впечатляют, показывая, что материалы, подвергшиеся воздействию ионного пучка, имели более чем в два раза большую плотность накопления энергии и на 50% более высокую эффективность, чем те, которые не подвергались воздействию. В некоторых случаях им удавалось достичь плотности накопления энергии до ~133 джоулей на кубический сантиметр с эффективностью, превышающей 75%. В дальнейшем исследователи надеются, что новый материал сможет в конечном итоге объединить эффективность, надежность и прочность конденсаторов с возможностями аккумулирования энергии более крупными батареями.




© digitrode.ru


Теги: конденсатор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий