Гибкое композитное волокно для суперконденсаторов

14.07.2025

Проблема хранения и передачи энергии стоит особенно остро в эпоху носимой электроники, электромобилей и дронов. Современные аккумуляторы и суперконденсаторы часто сталкиваются с ограничениями по мощности, гибкости и сроку службы. Однако новое исследование, проведенное совместно учеными из Корейского института науки и технологий (KIST) и Сеульского национального университета, предлагает прорывной подход к решению этих задач.

Ключ к инновации - композитные волокна, изготовленные из комбинации однослойных углеродных нанотрубок (CNT) и проводящего полимера полианилина (PANI). Такая структура сочетает в себе уникальные свойства обоих материалов: гибкость, прочность, высокую проводимость и способность к эффективному накоплению и передаче энергии. Как отмечает д-р Бон-Чол Ку, это решение помогает преодолеть слабые места, характерные для традиционных суперконденсаторов.

Особенностью новой технологии стало использование полианилина в роли своеобразной "наноглазури", которая равномерно покрывает углеродные нанотрубки. Это обеспечивает не только однородность проводящего слоя, но и защищает материал от деградации в процессе многократной зарядки и разрядки. В результате волокна сохраняют свои свойства даже после 100 тысяч рабочих циклов, демонстрируя надежность и устойчивость.

Композитные волокна продемонстрировали впечатляющий баланс между плотностью энергии и мощностью. Обычно эти характеристики находятся в компромиссе, однако здесь удалось достичь высокой производительности по обоим параметрам. Это делает технологию особенно перспективной для применения в высокоэнергетических мобильных устройствах, а также в транспорте нового поколения.

Исследователи также решили задачу масштабируемости. Им удалось производить пучки из сотен волокон - до 300 нитей одновременно - без потери функциональности. Такая стабильность при увеличении масштаба открывает путь к промышленному внедрению.

Работа по разработке композитных волокон уже запатентована в Корее и США, а следующие этапы будут направлены на создание пленкообразных структур на основе тех же принципов. Такие материалы смогут применяться в гибкой электронике и энергетических устройствах, подстраивающихся под форму тела или поверхности.

<< Назад: Особенности восприятия старости 14.07.2025

>> Вперед: Шпинат полезен для мышц 13.07.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Успеху графена мешают частицы кремния 16.12.2018 Выйдя из лабораторий в массовое производство, графен должен был произвести революцию. Однако и графен, и оксид графена уже несколько лет производят в промышленных масштабах, а ожидаемого прорыва так и не произошло. Устройства, в которых используется графен, до сих пор показывали совсем не такие превосходные результаты, как ожидалось. Сырьем для промышленного производства графена служит очищенная от примесей разновидность графита. Рухолла Джалили (Rouhollah Jalili), Дорна Исрафилзаде (Dorna Esrafilzadeh) и их коллеги из Мельбурнского королевского технологического университета и иранского НИИ фундаментальных наук сравнили два графена: промышленный и тот, который создали в лаборатории из чистейшего графита. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия показала, что во всех коммерческих образцах есть примеси кремния. Частицы кремния попадают в графен из исходного сырья, поясняют авторы в недавней публикации в Nature. Ситуацию усугубляет то, что коммерческие производители графена перешли на относительно дешевое сырье, которое как раз и содержит примеси. А чем же вредит кремний графену? Специалисты считают, что кремний, в частности, препятствует взаимодействию молекул жидкостей с поверхностью двумерного материала. В итоге сенсоры влажности на основе графена оказываются не такими чувствительными, как в теории, а конденсаторы из графена с примесями имеют меньшую емкость. Исследователи попытались очистить коммерческий графен от кремния в растворе щелочи, однако слой загрязнителя оказался прочным, а едкий раствор нарушал структуру двумерного материала. Так что единственный способ избежать загрязнения - это использовать сверхчистое сырье. Авторы работы создали и протестировали датчик влажности и конденсатор из почти идеального по чистоте графена. Характеристики датчика оказались лучше, чем у каких-либо других известных сенсоров из двумерного материала, а конденсатор и вовсе оказался с рекордной емкостью, почти совпадающей с той, что предсказана теоретически.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025