Метод 3D-печати улучшает решения для микроаккумулирования энергии

22.10.2024 От admin 0

Исследователи из Королевского технологического института KTH в Швеции разработали новую технологию 3D-печати, которая может изменить микронакопление энергии. Их инновационный метод упрощает изготовление стеклянных микросуперконденсаторов (MSC), снижая как сложность, так и время, необходимое для создания наномасштабных характеристик, необходимых этим устройствам. Это достижение обещает более компактные, энергоэффективные решения для ряда портативных устройств, включая автономные датчики, носимые устройства и другие приложения Интернета вещей (IoT).

3D Printing Method Enhances Micro Energy Storage Solutions

Сильно увеличенное изображение (4720x) напечатанного на 3D-принтере Микросуперконденсаторы (MSC) из стекла с высоким содержанием кремния на кремниевых подложках. (Изображение предоставлено: Королевский технологический институт KTH)

Преодоление трудностей при изготовлении микросуперконденсаторов

Ключ к производительности MSC заключается в его электродах, которые отвечают за хранение и проведение энергии. Для максимальной эффективности этим электродам нужна большая площадь поверхности и наномасштабные каналы, которые обеспечивают быстрый перенос ионов. Команда под руководством По-Хан Хуанга решила эти проблемы, используя технологию 3D-печати ультракороткими лазерными импульсами. Этот метод не только улучшает конструкцию электродов, но и увеличивает скорость и точность производства.

Исследователи обнаружили, что ультракороткие лазерные импульсы запускают две одновременные реакции в водородсилсесквиоксане (HSQ), исходном материале. Эти реакции приводят к образованию самоорганизующихся нанопластин и превращают HSQ в стекло, богатое кремнием. Эта комбинация позволяет создавать электроды с открытыми каналами, которые усиливают поток ионов, улучшая общую производительность.

Широкие области применения и будущие воздействия

Успех команды был продемонстрирован с помощью 3D-печати MSC, которые хорошо себя зарекомендовали при быстрых циклах зарядки и разрядки. По словам Хуанга, этот метод может иметь значительные последствия за пределами MSC, включая потенциальные применения в оптической связи, наноэлектромеханических датчиках и 5D-оптическом хранении данных.

Фрэнк Никлаус, профессор микро- и наносистем в KTH, подчеркнул, что суперконденсаторы уже используются в таких распространенных технологиях, как бытовая электроника и возобновляемая энергия. Он добавил, что микро-суперконденсаторы могут сделать эти приложения еще более компактными и эффективными, обеспечивая многообещающее будущее для решений по хранению энергии.

Источник: eurasiareview.com