Недавние исследования, проведенные командой ученых, раскрыли возможность значительного усовершенствования технологий хранения энергии с использованием скрученных углеродных нанотрубок. Это открытие способно изменить подход к созданию легких, безопасных и компактных устройств, например, медимплантатов и сенсоров.
Литий-ионные аккумуляторные батарейки по-прежнему стараются заменить на более эффективные аналоги
В последние несколько лет темы, связанные с оптимальным хранением энергозаряда, становятся как никогда важными. Учитывая возрастающий интерес к мобильным решениям, прототипы в данной сфере открывают абсолютно новые возможности. Команда ученых из США предложила качественно новую альтернативу привычным литий-ионным батарейкам. Речь идет про скрученные специальным образом углеродные нанотрубки. По словам специалистов, за счет своих уникальных характеристик подобные энергоисточники способны послужить основой для источников энергии с более высоким КПД.
Преимущества и особенности таких батареек-новинок:
· Система функционирует на основе нанотрубок — по факту это тончайшие конструкции из углеродных атомов.
· Отличаются высокой проницаемостью, сверхлегкостью, повышенной надежностью и износостойкостью (в 100(!) раз больше крепости стали).
· За счет своих уникальных свойств эти аккумуляторные батареи могут быть применены в передовых технологических сферах, в том числе для аэрокосмической отрасли (лифтов) или для медоборудования.
· Сформированная энергия сохраняется на стабильном уровне даже при критических температурных режимах: начиная от -60°C и вплоть до +100°C. А значит, батарейки на основе углеродных нанотрубок становятся гораздо более предпочтительными в сложных условиях, когда привычные литий-ионные аккумуляторные батарейки попросту могут не справиться с нагрузками.
· Сырье, используемое при их создании, являются более безопасными для людей, животных и окружающей среды в сравнении с li-ion аналогами.
Проведенный эксперимент выявило, что скрученные нанотрубки способны активно накапливать в 3-5раз больше энергии, если сравнивать с привычными литий-ионными батарейками.
С целью реализации эксперимента были созданы так называемые «канатики» из нанотрубок-образцов. После того, как ученые вытягивали и особым образом скручивали в общую нить, затем ее покрывали специальными составами, увеличивающими их прочность и степень гибкости. В процессе тестирования измерялся уровень накопленной энергии (когда веревки скручивались) и фиксировалась степень высвобождаемой энергии (в процессе разматывания).
Результаты поразили как самих разработчиков, так и все научное сообщество:
· Самые результативные веревки хранят в до 20тыс. раз больше энергии, чем обычные пружины из крепчайшей стали.
· Они показывают практически в 3-5раз большую эффективность, чем li-ion аккумуляторные батарейки.
Эти данные подтверждают огромный потенциал использования углеродных нанотрубок в разработке компактных и почти невесомых энергоисточников. Так, в области медимплантатов, где безопасность, надежность и габариты имеют критическое значение, применение этих материалов может заметно улучшить показания устройств.
Несмотря на то, что энергия от физического воздействия на пружины применялась человечеством сотни лет с целью подпитки всевозможных устройств: игрушек либо часовых механизмов и так далее. Прототип продемонстрировал, что новейшие нано-аккумуляторы способны стать мощнейшим инструментом для эффективного хранения энергозаряда. Тем самым раскрывая совершенно новые уровни возможностей для производства датчиков и прочих важных систем. Таким образом, литий-ионные аккумуляторные батареи способны оказаться на пороге замены, открывая путь к новому поколению более эффективных решений.
