Supercapacitors များသည် သမားရိုးကျ ဘက်ထရီများထက် စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ပြီး လျင်မြန်စွာ ပို့ဆောင်ပေးနိုင်သည့် သင့်လျော်သော အမည်ပေးထားသည့် ကိရိယာ အမျိုးအစားတစ်ခု ဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် လျှပ်စစ်ကားများ၊ ကြိုးမဲ့ဆက်သွယ်ရေးနှင့် စွမ်းအားမြင့်လေဆာများ အပါအဝင် အသုံးချပရိုဂရမ်များအတွက် မြင့်မားသော လိုအပ်ချက်ဖြစ်သည်။

သို့သော် ဤအပလီကေးရှင်းများကို နားလည်ရန်၊ supercapacitor များသည် ၎င်းတို့၏ စွမ်းအင်ပေါ် မူတည်၍ supercapacitor ကို ချိတ်ဆက်ပေးသော ပိုမိုကောင်းမွန်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်း လိုအပ်ပါသည်။ ဤလျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် ကြီးမားသောအတိုင်းအတာဖြင့်ပြုလုပ်ရန် ပိုမိုမြန်ဆန်ပြီး စျေးသက်သာရန် လိုအပ်ပြီး ၎င်းတို့၏လျှပ်စစ်ဝန်အားကိုလည်း ပိုမိုမြန်ဆန်စွာ အားသွင်းနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ဝါရှင်တန်တက္ကသိုလ်မှ အင်ဂျင်နီယာအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် ဤတင်းကြပ်သောစက်မှုလုပ်ငန်းနှင့် အသုံးပြုမှုတောင်းဆိုချက်များကို ဖြည့်ဆည်းပေးမည့် supercapacitor electrode ပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခု စတင်နေပြီဟု ယူဆပါသည်။

UW သိပ္ပံနှင့် အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ လက်ထောက်ပါမောက္ခ Peter Pauzauskie မှ ဦးဆောင်သော သုတေသီများသည် ၎င်းတို့၏ supercapacitor electrode နှင့် ၎င်းတို့ပြုလုပ်သော မြန်ဆန်ပြီး ဈေးသက်သာသော နည်းလမ်းကို Nature Microsystems နှင့် Nanoengineering ဂျာနယ်တွင် ဇူလိုင် ၁၇ ရက်က စာတမ်းတစ်စောင် ထုတ်ဝေခဲ့သည်။ ၎င်းတို့၏ ဆန်းသစ်သောနည်းလမ်းသည် aerogel ဟုခေါ်သော သိပ်သည်းဆနည်းသောမက်ထရစ်အဖြစ် အခြောက်ခံထားသော ကာဗွန်ကြွယ်ဝသောပစ္စည်းများဖြင့် စတင်သည်။ ဤလေအေးပေးစက်သည် အကြမ်းဖျင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် လုပ်ဆောင်နိုင်သော်လည်း Pauzauskie ၏အဖွဲ့သည် ၎င်း၏လျှပ်စစ်အားကို သိုလှောင်နိုင်စွမ်းဖြစ်သည့် ၎င်း၏စွမ်းရည်ကို နှစ်ဆတိုးစေသည်။

ဤစျေးသက်သာသော အစပြုပစ္စည်းများ၊ ရိုးရှင်းသောပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်မှုနှင့်အတူ၊ စက်မှုလုပ်ငန်းအသုံးချမှုအတွက် ဘုံအတားအဆီးနှစ်ခု- ကုန်ကျစရိတ်နှင့် မြန်နှုန်းတို့ကို လျှော့ချပေးသည်။

Pauzauskie က "စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာအသုံးချမှုများတွင်အချိန်သည်ငွေဖြစ်သည်။ “ကျွန်တော်တို့ဟာ ဒီလျှပ်ကူးပစ္စည်းအတွက် အစပြုပစ္စည်းတွေကို ရက်သတ္တပတ်တွေထက် နာရီနဲ့ချီပြီး ပြုလုပ်နိုင်ပါတယ်။ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် supercapacitor လျှပ်ကူးပစ္စည်းပြုလုပ်ခြင်းအတွက် ပေါင်းစပ်ကုန်ကျစရိတ်ကို သိသိသာသာ ကျဆင်းသွားစေနိုင်သည်။”

ထိရောက်သော supercapacitor လျှပ်ကူးပစ္စည်းအား မြင့်မားသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာရှိသော ကာဗွန်ကြွယ်ဝသောပစ္စည်းများမှ ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်ထားပါသည်။ supercapacitor များသည် လျှပ်စစ်အားကို သိုလှောင်သည့် ထူးခြားသောနည်းလမ်းကြောင့် နောက်ဆုံးလိုအပ်ချက်မှာ အရေးကြီးပါသည်။ သမားရိုးကျဘက်ထရီတစ်ခုသည် ၎င်းအတွင်းဖြစ်ပေါ်နေသော ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများမှတစ်ဆင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားကို သိမ်းဆည်းထားသော်လည်း၊ supercapacitor သည် သိမ်းဆည်းပြီး ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာများကို တိုက်ရိုက်ခွဲခြားထားသည်။

"Supercapacitors များသည် ဘက်ထရီများထက် ပိုမိုမြန်ဆန်စွာ လုပ်ဆောင်နိုင်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် တုံ့ပြန်မှု သို့မဟုတ် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သော ရလဒ်များ၏ အမြန်နှုန်းဖြင့် မကန့်သတ်ထားသောကြောင့်ဖြစ်သည်" ဟု ပစ္စည်းများသိပ္ပံနှင့် အင်ဂျင်နီယာဌာနမှ UW ပါရဂူကျောင်းသား၊ တွဲဖက်ခေါင်းဆောင် Matthew Lim က ပြောကြားခဲ့သည်။ "Supercapacitors များသည် အလွန်လျင်မြန်စွာ အားသွင်းနိုင်ပြီး ထုတ်လွှတ်နိုင်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် ဤ 'pulses' ၏စွမ်းအားကို ပေးစွမ်းနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

UW ဓာတုအင်ဂျင်နီယာဌာနမှ ပါရဂူကျောင်းသားတစ်ဦးဖြစ်သည့် စာရေးဆရာ Matthew Crane က "ဘက်ထရီက သူ့ဘာသာသူ အရမ်းနှေးနေတဲ့ ဆက်တင်တွေမှာ ကောင်းမွန်တဲ့ Application တွေရှိပါတယ်။ “ဘက်ထရီသည် စွမ်းအင်လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန် နှေးကွေးလွန်းသည့်အခိုက်အတန့်တွင်၊ မြင့်မားသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာ လျှပ်ကူးပစ္စည်းပါသော စူပါကာပါစီတာသည် လျင်မြန်စွာ ကန်သွင်းနိုင်ပြီး စွမ်းအင်လိုငွေကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်သည်။”

ထိရောက်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုအတွက် မြင့်မားသောမျက်နှာပြင်ဧရိယာကိုရရှိရန် အဖွဲ့သည် aerogels ကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် ၎င်းတို့၏ အရည်အစိတ်အပိုင်းများကို လေ သို့မဟုတ် အခြားဓာတ်ငွေ့ဖြင့် အစားထိုးရန်အတွက် အခြောက်ခံခြင်းနှင့် အပူပေးခြင်းဆိုင်ရာ အထူးကုသမှုဖြင့် စိုစွတ်သော၊ ဂျယ်ကဲ့သို့သော အရာများဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းများသည် gel ၏ 3-D ဖွဲ့စည်းပုံကို ထိန်းသိမ်းထားပြီး ၎င်းကို မြင့်မားသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာနှင့် အလွန်သိပ်သည်းဆနည်းပါးစေသည်။ ကျုံ့မသွားဘဲ Jell-O ထဲက ရေအားလုံးကို ဖယ်ရှားလိုက်သလိုပါပဲ။

“အဲယားဂျယ်တစ်ဂရမ်မှာ ဘောလုံးကွင်းတစ်ခုလို မျက်နှာပြင်ဧရိယာလောက် ပါရှိပါတယ်” ဟု Pauzauskie ကဆိုသည်။

ကရိန်းသည် ဖော်မယ်လ်ဒီဟိုက်နှင့် အခြားကာဗွန်အခြေခံ မော်လီကျူးများမှ ဖန်တီးထားသည့် ဂျယ်လ်ကဲ့သို့ ပိုလီမာမှ လေထုကို ပြုလုပ်သည်။ ယင်းက ယနေ့ခေတ် supercapacitor လျှပ်ကူးပစ္စည်းကဲ့သို့ ၎င်းတို့၏စက်ပစ္စည်းတွင် ကာဗွန်ကြွယ်ဝသောပစ္စည်းများ ပါဝင်လာစေရန် သေချာစေသည်။

ယခင်က၊ Lim သည် အက်တမ်တစ်ခုသာအထူရှိသော ကာဗွန်တစ်ချပ်ဖြစ်သည့် ဂရပ်ဖင်းကို ဂျယ်သို့ထည့်ခြင်းဖြင့် ရရှိလာသော လေဂျယ်ကို စူပါကာပါစီတာဂုဏ်သတ္တိများဖြင့် ဖုံးလွှမ်းထားကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်။ သို့သော်၊ Lim နှင့် Crane သည် aerogel ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကိုမြှင့်တင်ရန်နှင့်ပေါင်းစပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကိုပိုမိုစျေးသက်သာပြီးပိုမိုလွယ်ကူစေသည်။

Lim ၏ယခင်စမ်းသပ်မှုများတွင် graphene ပေါင်းထည့်ခြင်းသည် aerogel ၏စွမ်းရည်ကို မတိုးတက်စေခဲ့ပါ။ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့သည် မိုလစ်ဘဒင်နမ်ဒစ်ဆာဖိုက် သို့မဟုတ် ပက်စတန်ဒစ်ဆာလ်ဖိုင်ဒ်၏ ပါးလွှာသောအလွှာများဖြင့် အေရိုးဂျယ်များကို တင်ဆောင်သည်။ ဓာတုပစ္စည်း နှစ်မျိုးလုံးကို ယနေ့ခေတ် စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး စက်ဆီများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုကြသည်။

သုတေသီများသည် ပစ္စည်းနှစ်ခုလုံးကို ပါးလွှာသော အလွှာများအဖြစ် ခွဲထုတ်ပြီး ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ဂျယ်မက်ထရစ်တွင် ပေါင်းစပ်ကာ ကြိမ်နှုန်းမြင့် အသံလှိုင်းများဖြင့် ကုသခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် အပြည့်ထည့်ထားသော စိုစွတ်သော ဂျယ်ကို နှစ်နာရီအောက်သာ ပေါင်းစပ်နိုင်သော်လည်း အခြားနည်းလမ်းများသည် ရက်ပေါင်းများစွာ ကြာမည်ဖြစ်သည်။

အခြောက်ခံပြီး သိပ်သည်းဆနည်းသော အေရိုဂျယ်ကို ရရှိပြီးနောက်၊ ၎င်းတို့သည် ၎င်းကို ကော်နှင့် အခြားကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ပစ္စည်းများနှင့် ပေါင်းစပ်ကာ လင်မ်သည် တစ်လက်မ၏ ထောင်ပေါင်းများစွာသော အထူရှိသော စာရွက်များဆီသို့ ရိုးရှင်းစွာ ထုတ်လွှတ်နိုင်သည့် စက်မှုလုပ်ငန်း “မုန့်စိမ်း” ကို ဖန်တီးနိုင်ခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် မုန့်စိမ်းမှ လက်မဝက်အပြားပြားများကို ဖြတ်တောက်ပြီး supercapacitor electrode အဖြစ် ပစ္စည်း၏ထိရောက်မှုကို စမ်းသပ်ရန်အတွက် ရိုးရှင်းသော ဒင်္ဂါးဆဲလ်ဘက်ထရီအိတ်များအဖြစ် စုစည်းထားသည်။

၎င်းတို့၏ လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် မြန်ဆန်ခြင်း၊ ရိုးရှင်းပြီး ပေါင်းစပ်ရန် လွယ်ကူရုံသာမကဘဲ ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော လေဂျယ်တစ်မျိုးတည်းထက် အနည်းဆုံး 127 ရာခိုင်နှုန်း စွမ်းဆောင်ရည်လည်း ပိုကြီးပါသည်။

Lim နှင့် Crane တို့သည် ပိုမိုပါးလွှာသော molybdenum disulfide သို့မဟုတ် tungsten disulfide ဖြင့် တင်ဆောင်ထားသော aerogels များ—၎င်းတို့သည် အက်တမ် 10 မှ 100 ခန့် အထူ—ပိုမို ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသနိုင်လိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်။ သို့သော် ပထမဦးစွာ၊ တင်ဆောင်ထားသော aerogels များသည် စက်မှုထုတ်လုပ်မှုအတွက် လိုအပ်သော ခြေလှမ်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး ပေါင်းစပ်ရန် ပိုမိုမြန်ဆန်ပြီး စျေးသက်သာကြောင်း ပြသလိုကြသည်။ အကောင်းစား ချိန်ညှိမှု သည် နောက်မှလာပါသည်။

ဤကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုများသည် supercapacitor electrodes နယ်ပယ်အပြင်ဘက်၌ပင် သိပ္ပံပညာကို တိုးတက်အောင် ကူညီပေးနိုင်မည်ဟု ယုံကြည်ပါသည်။ ၎င်းတို့၏ aerogel-suspended molybdenum disulfide သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထုတ်လုပ်မှုကို အထောက်အကူဖြစ်စေရန် လုံလောက်စွာ တည်ငြိမ်နေနိုင်သည်။ နှင့် aerogels များတွင် ပစ္စည်းများကို လျင်မြန်စွာ ထောင်ဖမ်းရန် ၎င်းတို့၏ နည်းလမ်းကို စွမ်းရည်မြင့် ဘက်ထရီ သို့မဟုတ် ဓာတ်ပစ္စည်းများတွင် အသုံးချနိုင်သည်။