دانشمندان با استفاده از رول سوئیسی کوچکترین باتری جهان را ساخته اند

در اوایل پیدایش رایانه ها در قرن بیستم، اتاق های بزرگی برای قرار دادن آنها مورد نیاز بود. در طول دهه‌ها، رایانه‌ها از نظر اندازه کوچک شده‌اند و زمانی غول‌های عظیم الجثه اکنون در انواع وسایل الکترونیکی قابل حمل گنجانده شده‌اند. اما برای تکامل فناوری، باید آنها را نیز کوچکتر کرد.

دانشمندان دانشگاه فناوری کمنیتس اخیراً با موفقیت کوچکترین باتری جهان را به اندازه گرد و غبار ساخته اند. الهام بخش تحقق این فناوری مربوط به یک غذای رایج – رول سوئیسی است.

در واقع، کامپیوتری با حجم تنها 0.04 میلی متر مکعب چند سال پیش ظاهر شده است، اما فقط می توان آن را در آزمایشگاه نشان داد. با این حال، عدم تطابق اندازه بین میکرو باتری ها و میکروالکترونیک ها به یک مانع اساسی برای توسعه سیستم های هوشمند مینیاتوری تبدیل شده است که در هر زمان و هر مکان به برق نیاز دارند و فناوری های موجود نمی توانند رد پای باتری ها را کاهش دهند و در عین حال ذخیره انرژی کافی را حفظ کنند.

بنابراین، توسعه برداشت‌کننده‌های انرژی و دستگاه‌های ذخیره‌سازی در مقیاس زیر میلی‌متری، کلید کارکرد رایانه‌هایی با اندازه گرد و غبار برای همیشه است. محققان دانشگاه فناوری کمنیتس با تقلید از ساخت باتری‌های استوانه‌ای، از فرآیند خود مونتاژی استفاده کردند که در آن فیلم‌های انباشته در یک پیکربندی رول سوئیسی پیچیده می‌شوند تا ردپا را کاهش دهند.

در دنیای ماکرو، یک راه موثر برای افزایش ظرفیت ردپایی، پیچیدن باتری تخت در یک رول سوئیسی است. خودروی الکتریکی تسلا قرار است ظرفیت باتری را تا حدود 28 برابر افزایش دهد و 18650 سلول را در یک بسته باتری برای تامین انرژی جمع کند.

اما دستیابی به این طرح رول سوئیسی بر روی یک تراشه از طریق میکروساخت آسان نیست، زیرا پیچاندن لایه‌های نازک و شکننده بر روی یک تراشه با نیروی خارجی نه یک فرآیند تولید انبوه است و نه به اندازه کافی دقیق برای دستیابی به بازده و تکرارپذیری بالا.

بنابراین، محققان پشته لایه نازک را با تا کردن یا نورد کردن نانولایه‌های دوبعدی به ریزساختارها با استفاده از خودآرایی به یک رول سوئیسی مینیاتوری تبدیل کردند که مشکل مساحت کوچک و چگالی انرژی بالا را نیز تا حدودی حل کرد. مسائل حل نشدنی

محققان اشاره کردند که میکروباتری باید بتواند به صورت یکپارچه با دستگاه های دیگر ادغام شود. به عنوان مثال، این "میکروبطری رول سوئیسی" را می توان بر روی یک حسگر نور استفاده کرد. پس از اینکه باتری رول شد، ناحیه تراشه موجود می تواند یک میکروسیستم سه بعدی کاملاً یکپارچه را در خود جای دهد. بنابراین میکروباتری Swiss-roll Zn-Ag به حسگر روشنایی.

علاوه بر این، پارامتر مرکزی که تعیین می کند آیا این باتری های به اندازه گرد و غبار می توانند در نهایت در میکروسیستم ها ادغام شوند یا خیر، چگالی انرژی قابل دستیابی آنها است. محققان بر این باورند که استفاده عملی‌تر از باتری‌های کوچک، تامین انرژی به عنوان منبع انرژی پشتیبان در صورت اختلال در برداشت انرژی است. این کار حداقل به چند ساعت انرژی نیاز دارد. بنابراین، آنها حداقل چگالی انرژی 100 میکرووات ساعت (μWh) در هر سانتی متر مربع دارند.

همانطور که محققان تصور می کنند، میکروباتری ها برای ادغام نهایی در تراشه های کوچک با مدارهایی مناسب هستند که می توانند برای حسگرهای زیست سازگار در بدن انسان مانند تشخیص بهبودی پس از جراحی و وضعیت اندام ها استفاده شوند.

پروفسور Oliver G. Schmidt که این تحقیق را رهبری می کرد، گفت: "این فناوری هنوز پتانسیل بالایی برای بهینه سازی دارد و ما می توانیم منتظر باتری های مینیاتوری قدرتمندتر در آینده باشیم."

#خوش آمدید به حساب رسمی وی چت Aifaner: Aifaner (WeChat: ifanr) توجه کنید، در اسرع وقت مطالب هیجان انگیزتری برای شما آورده خواهد شد.

لاو فانر | لینک اصلی · مشاهده نظرات · سینا ویبو