Група вчених з Інституту твердого тіла і досліджень матеріалів Лейбніца (Leibniz Institute for Solid State and Materials Research) у Дрездені, Німеччина, очолювана професором Олівером Г. Шмідтом (Professor Oliver G Schmidt), розробила досить потужний мікросуперконденсатор, товщиною всього в декілька нанометрів. Застосування таких суперконденсаторів в якості джерела електроживлення електроніки дозволить розробити і почати виробництво мобільних телефонів, портативних комп’ютерів, камер значно менших розмірів, ваги і товщини, ніж вони є сьогодні. Крихітний суперконденсатор має розміри менше половини сантиметра з кожного боку і зроблений з гнучкого матеріалу, що відкриває можливість його застосування в гнучкій і еластичній електроніці.
В даний момент одною з найбільших проблем при створенні портативних електронних пристроїв є їх джерела живлення, в якості яких за традицією використовуються літій-іонні або літій-полімерні акумуляторні батареї. Ці акумулятори мають досить великі розміри і вагу, а їх конструкція не допускає вигинів і додаткових механічних напруг.
Альтернативою акумуляторним батареям є суперконденсатори – конденсатори великої ємності з малим струмом власного витоку, вони володіють схожими з акумуляторним батареями значеннями електричної ємності і мають ще цілий ряд позитивних відмінних рис. Зазвичай електроди суперконденсаторів виготовляються із графена, інших форм вуглецю або струмопровідних полімерних матеріалів і, в більшості випадків, ці матеріали і технології виробництва є досить дорогими.
Німецькі дослідники, створюючи свій малогабаритний суперконденсатор, пішли не традиційним шляхом. В якості альтернативного матеріалу електродів вони використовували діоксид марганцю, матеріал, нешкідливий для навколишнього середовища, досить поширений в природі і тому менш дорогий, ніж інші матеріали. Однак, діоксид марганцю має досить низьку електропровідність, в його природному вигляді він досить крихкий і недостатньо міцний. Вчені подолали всі ці проблеми, випаровуючи матеріал за допомогою електронного променя і наносячи його на поверхню основи у вигляді найтоншої гнучкої плівки. Потім, для поліпшення електропровідності, в ці плівки були включені дуже тонкі шари золота, хоча допускається використання для цього інших металів.
Випробування одержаних суперконденсаторів показали, що це крихітне гнучке джерело електроживлення може ефективно і швидко запасати і віддавати енергію, забезпечуючи значення щільності зберігання енергії, що перевищує значення аналогічних показників інших сучасних суперконденсаторів.
“Наша технологія може бути використана спільно з багатьма іншими технологіями, застосовуваними для мініатюризації електронних пристроїв, а процес виробництва суперконденсаторів з електродами з діоксиду марганцю повністю сумісний з існуючими технологіями виготовлення напівпровідникових приладів. Це дозволить, в разі необхідності, вбудовувати джерела живлення прямо в чіпи мікросхем, роблячи ці мікросхеми або системи-на-чіпі повністю незалежними “- розповідає доктор Ченглін Ян (Dr Chenglin Yan), голова дослідницької групи.
“Створюючи наші суперконденсатори, ми мали на меті отримання мініатюрного пристрою з високою щільністю зберігання енергії при вкрай низькій його вартості. Використання золота робить цю технологію більш дорогою, але ми зараз розглядаємо варіант його заміни більш дешевим металом, наприклад, чистим марганцем. Така заміна дозволить нашому виробу проникнути на масовий ринок і витримати жорстку конкуренцію з боку інших технологій виробництва мініатюрних джерел енергії для електроніки “.
Натхнення: www.dailytechinfo.org