Исследователи увеличивают хранение, эффективность и долговечность конденсаторов
Проектирование многослойного конденсатора в соответствии с правилами проектирования для оптимизации поля разбивки и емкости для хранения энергии в многослойной системе BZT/BST.Кредит: передовые материалы (2024).Doi: 10.1002/adma.202402070
Кардиостимуляторы, дефибрилляторы, радиолокационные технологии и электромобили нуждаются в электрических компонентах, называемых конденсаторами, которые могут хранить и высвобождать много энергии за несколько микросекунд.Исследователи из Университета Твенте недавно нашли способ повысить хранение, эффективность и долговечность этих конденсаторов.
Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.
Кардиостимуляторы - это медицинские устройства, которые гарантируют, что чье -то сердце бьется так, как должно.Если сердечный ритм отключен, кардиостимулятор доставляет всплеск электричества, чтобы вернуть сердце в ритм.Кардиостимулятор принимает усилия и доставляет более быстрые импульсы, когда это необходимо.Например, когда вы занимаетесь спортом.Для этих электрических импульсов кардиостимулятор нуждается в конденсаторе для быстрого заряда и сброса.Это обеспечивает достаточно высокий электрический заряд, чтобы сбросить сердце.
Исследователь Мин Гук Нгуен и его коллеги работали над новой стратегией проектирования для этих конденсаторов, чтобы улучшить их хранение энергии, уменьшить количество потерянной энергии каждый раз, когда она взимается или разряжается, и увеличивает количество раз, когда они могут надежно заряжать и выписывать.«Он должен идти в ногу с вашим сердцебиением, поэтому он должен быть взволнован и снимать до миллиардов раз. В противном случае вам придется заменить кардиостимулятор каждые несколько месяцев», - объясняет Нгуен.
Нгуен и его команда работают над типом конденсатора, который использует несколько тонких слоев различных материалов.Добавляя слои, они смогли повысить эффективность до более чем 90%.Это означает, что он теряет менее 10% электрического заряда, используемого для зарядки.Это в два раза меньше потери энергии по сравнению с обычными дизайнами.Он функционирует в широком температурном диапазоне 25 ° C - 200 ° C и может заряжать и разряжать до 10 миллиардов раз.Достаточно делать это один раз в секунду в течение более 300 лет.
Исследователи вывели правила оптимизации дизайна для комбинации материалов, которые они использовали.«Ожидается, что эти правила также будут полезны для оптимизации других многоуровневых систем и, следовательно, очень актуальны для дальнейшего увеличения плотности накопления энергии конденсаторов», - пишут они в своей публикации.Это прокладывает путь для еще лучших конденсаторов.
Больше информации: –Minh D. Nguyen и др., На пути к проектированию для многослойных конденсаторов хранения сегнетоэлектрической энергии - исследование, основанное на безвидовых и релаксатор -фронроэлектрических/параэлектрических многослойных устройствах, передовые материалы (2024).Doi: 10.1002/adma.202402070
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.