Нанопровода позволят увеличить запас энергии в носимой электронике

Нанопровода позволят увеличить запас энергии в носимой электронике

Носимые электронные приборы для фитнеса и слежения за здоровьем занимают все большую нишу потребительской электроники. Одной из их главных проблем является недостаточное для передачи данных количество энергии в их крошечных батареях. Исследователи из Массачусетского технологического института нашли новый подход создания коротких, но интенсивных всплесков энергии, необходимых для таких небольших устройств.

Ключом технологии стал новый подход к созданию суперконденсаторов – устройств, которые могут хранить и высвобождать электроэнергию всплесками, необходимыми для кратковременной передачи данных с носимых девайсов, таких как датчики сердечного ритма, на смарфтоны и компьютеры. Они также могут быть полезны и в других сферах, где требуется большая мощность в небольших объемах, например микро-роботах.
В новом методе используются нити, состоящие из нанопроводов ниобия, выполняющего роль электрода в крошечных суперконденсаторах. Концепция была описана в журнале ACS Applied Materials and Interfaces профессором инжиниринга в MIT Иэном У. Хантером и его коллегами.
Исследователи нанотехнологий работают над увеличением производительности суперконденсаторов последние десять лет. Наноматериалов на основе углерода – такие как углеродные нанотрубки и графен показали многообещающие результаты, но они демонстрируют недостаточную электропроводность. В новой работе ученые показали, что нанопроволоки ниобия могут составить альтернативу углеродам.
«Для передачи данных, особенно на большие расстояния, требуется большое количество энергии, и батареи в носимых устройствах не справятся с такой нагрузкой. Таким образом, мы предлагаем альтернативу в виде сочетания батареи и конденсатора», говорит Хантер.
«Батарея для долгосрочных функций и низким энергопотреблением и конденсатор для коротких всплесков. Такое сочетание расширит диапазон работы устройства и значительно снизит требования к размеру.», добавляет он.
Новые суперконденсаторы на основе нанопроволоки существенно превышают мощность существующих батарей, занимая небольшой объем.
«Если взять Apple Watch и уменьшить весь на 30%, вы можете не заметить этого, но если уменьшить размер на 30% это совсем другое дело», говорит Хантер.
Ниобий это довольно распространенный материал, и система должна быть не дорога в производстве. Другие подобные суперконденсаторы из углеродных нанотрубок были гораздо дороже и проводили меньше электричества. В целом, суперконденсаторы из ниобия могут вмещать до пяти раз больше энергии в заданном объеме, по сравнению с углеродными нанотрубками. Ниобий также имеет очень высокую температуру плавления - около 2500 градусов по Цельсию, а значит, нанопровода из него могут использоваться в высокотемпературных условиях. В дополнение ко всему материал очень гибкий и может быть вплетен в ткань. Толщина одного нанопровода ниобия составляет всего 140 нанометров иди одна тысячная ширины человеческого волоса. До сих пор материал производился только в лабораторных устройствах, и следующим шагом исследователей станет поиск практичного и легкого способа производства.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top