研究人員提高電容器的存儲(chǔ) 效率和耐用性

起搏器、除顫器、雷達(dá)技術(shù)和電動(dòng)汽車都需要稱為電容器的電氣元件，這些元件可以在幾微秒內(nèi)存儲(chǔ)和釋放大量能量。特文特大學(xué)的研究人員最近找到了一種提高這些電容器的存儲(chǔ)、效率和耐用性的方法。

研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

起搏器是確保某人的心臟按應(yīng)有方式跳動(dòng)的醫(yī)療設(shè)備。如果心律失常，起搏器會(huì)發(fā)出一股電流，使心臟恢復(fù)節(jié)律。起搏器會(huì)考慮用力因素，并在需要時(shí)提供更快的脈沖。例如，當(dāng)你鍛煉時(shí)。對(duì)于這些電脈沖，起搏器需要一個(gè)電容器來(lái)快速充電和放電。這提供了足夠高的電荷來(lái)重置心臟。

研究人員 Minh Duc Nguyen 和他的同事為這些電容器研究了一種新的設(shè)計(jì)策略，以改善它們的能量存儲(chǔ)，減少每次充電或放電時(shí)的能量損失，并增加它們可靠充電和放電的次數(shù)。 “它需要跟上你的心跳，因此它應(yīng)該能夠充電和放電數(shù)十億次。否則，你將不得不每隔幾個(gè)月更換一次起搏器，”Nguyen 解釋道。

Nguyen 和他的團(tuán)隊(duì)正在研究一種使用不同材料的多層薄層的電容器。通過(guò)增加層數(shù)，他們能夠?qū)⑿侍岣叩?90% 以上。這意味著充電時(shí)損失的電量不到 10%。與通常的設(shè)計(jì)相比，能量損失減少了兩倍。它的工作溫度范圍為25°C–200°C，充放電次數(shù)高達(dá)100億次。足以每秒做一次，持續(xù)300多年。

研究人員推導(dǎo)出他們使用的材料組合的設(shè)計(jì)優(yōu)化規(guī)則。他們?cè)诔霭嫖镏袑懙溃?ldquo;這些規(guī)則預(yù)計(jì)也可用于優(yōu)化其他多層系統(tǒng)，因此與進(jìn)一步提高電容器的能量存儲(chǔ)密度非常相關(guān)。”這為更好的電容器鋪平了道路。

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