سایت تخصصی برق الکترونیک کامپیوتر مخابرات موبایل

محققان استرالیایی موفق شدند با طراحی جدید، ظرفیت ابرخازن‌های گرافنی بعنوان ادوات کاربردی در صنعت الکترونیک را 12 برابر افزایش دهند.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، محققان استرالیایی موفق شدند با استفاده از گرافن نسل جدیدی از ادوات ذخیره اطلاعات را بسازند که نسبت به ادوات فعلی بسیار کوچک‌تر هستند. این گروه تحقیقاتی از دانشگاه موناش راهبرد تازه‌ای برای تولید ادوات ذخیره‌کننده اطلاعات ارائه کردند که در آن از ابرخازن‌های مبتنی بر گرافن استفاده شده است. این ابرخازن‌ها را می‌توان در ادوات مختلف از قبیل خودروهای الکترونیکی و دستگاه‌های همراه استفاده کرد.
ابرخازن‌های مبتنی بر گرافن حاوی الکترولیت سیالی هستند که درون آن مواد کربنی متخلخل قرار دارد، این سیال قادر است تا حاملین‌ بار را از خود عبور دهد. ابرخازن‌های مبتنی بر گرافنی که در حال حاضر تولید می‌شوند، دارای طول عمر بالا و زمان شارژ بسیار کوتاه هستند؛ اما مشکل اصلی آنها ظرفیت بسیار کم برای ذخیره‌سازی انرژی است، در واقع دانسیته انرژی این ابرخازن‌ها بسیار کم است. این ابرخازن‌ها پنج تا هشت وات ساعت بر لیتر انرژی ایجاد می‌کنند که برای استفاده در ادوات الکترونیکی کافی نیست، در نتیجه نیاز به شارژ مجدد در فاصله زمانی‌های کوتاه دارند.
این گروه تحقیقاتی موفق به ساخت ابرخازن‌های مبتنی بر گرافن شده‌اند که 60 وات ساعت بر لیتر انرژی ایجاد می‌کنند که تقریبا معادل انرژی است که توسط باتری‌های اسیدی سربی تولید می‌شود، این رقم 12 برابر بیشتر از انرژی تولید شده توسط ابرخازن‌های گرافن موجود در بازار است.
مدت‌هاست که ساخت ابرخازن‌های گرافنی سبک، کوچک، متراکم با دانسیته انرژی بالا به عنوان چالشی برای محققان هستند. برای ساخت ابرخازنی با ظرفیت بالا این گروه تحقیقاتی از فیلم گرافنی استفاده کردند که پیش از این نیز مورد استفاده قرار گرفته بود، با این تفاوت که در این پروژه از الکترولیتی استفاده شد که می‌تواند فاصله میان صفحات گرافن را در مقیاس نانو حفظ کند. در صورت کنترل این شرایط، الکترولیت در میان صفحات گرافن دو نقش عمده پرکننده فضای میان صفحه‌ها و ایجاد هدایت الکتریکی را ایفا خواهد کرد.
در مواد کربنی متخلخل و مستحکم معمولا فضایی در ساختار کربنی بدون استفاده باقی می‌ماند، اما در این طراحی جدید این فضا کاملا از بین رفته و از تمام ظرفیت‌های کربن استفاده می‌شود. روش ساخت این ابرخازن بسیار شبیه فرآیند تولید کاغذ است، بنابراین فرآیندی ارزان و ساده بوده که می‌توان برای تولید انبوه از آن استفاده کرد.

دانشمندان میکرو ابر خازن قدرتمندی ساخته اند که فقط چند نانومتر ضخامت دارد و می تواند زمینه ای برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی و انعطاف پذیر هموار سازد.

به گزارش خبرگزاری مهر، اندازه این تامین کننده کوچک انرژی، کمتر از یک سانتی متر است و برای کمک به ساخت تلفن های همراه و دوربین های سبک تر، کوچکتر و نازک تر، از یک ماده انعطاف پذیر ساخته شده است.

محققان یکی از مشکلات ساخت کوچک تر وسایل الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن های همراه را کاهش اندازه و افزایش انعطاف پذیر منابع انرژی در مدارات الکترونیکی می دانند.

ابر خازن ها تامین کننده های جذابی برای انرژی هستند چرا که می توانند به اندازه یک باتری انرژی ذخیره کنند و از سوی دیگر از مزیت تخلیه پرسرعت انرژی نیز برخوردارند.

به طور معمول الکترودهای ابرخازنی از کربن یا پلیمرهای رسانا ساخته می شوند اما این شیوه نسبتا پرهزینه است.

اکنون گروهی از دانش پژوهان به سرپرستی پروفسور اولیور اسمیت از مرکز تحقیقات مواد و حالت جامد در موسسه Leibniz آلمان استفاده از دی اکسید منگنز را به عنوان ماده الکترودی جایگزین مورد بررسی قرار داده اند. دی اکسید منگنز از نظر زیست محیطی پاک تر، و نسبت به دیگر مواد استاندارد ارزان تر است.

آزمایش این میکرو ابرخازن های جدید نشان می دهد این مخازن انرژی نسبت به دیگر ابر خازن های کنونی می توانند انرژی بیشتری را ذخیره کرده و توان بیشتری را برای وسایل الکترونیکی فراهم می آورد.

جام علمی: این ابزار شارژکننده فوق‌سریع که توسط «اشا خاره» ابداع شده، از سوی خود وی «ابرمخزن» لقب گرفته است.سیستم ابداعی انرژی بیشتری را در فضایی کوچک‌تر از باتری‌های تلفن‌ معمولی تعبیه می‌کند و شارژ را به مدت طولانی‌تری در خود نگه می‌دارد.

مبتکر 18 ساله تاکنون از این ابرخازن برای نیرودهی یک دیود منتشرکننده نور یا ال ای دی استفاده کرده، اما خود وی معتقد است که سیستمش روزی تلفن‌های همراه، خودروها و هر وسیله دیگری را که باتری قابل شارژ می‌طلبد، شارژ می‌کند.

«اشا» با نانوشیمی، امکان کاهش اندازه این اختراع را فراهم کرد.

ابزار جدید ارتجاع‌پذیر است و می‌توان آن را در نمایشگرهای غلتکی، لباس و پارچه به کار برد.

سیستم ابداعی همچنین ریز بوده و قادر به انجام 10 هزار چرخه شارژ دوباره است، این در حالی است که برای باتری‌های معمولی، این عدد 10 است