Supercapacitors waa qalab si habboon loo magacaabay kaas oo kaydin kara oo keeni kara tamar ka dhaqso badan baytariyada caadiga ah. Waxay baahi weyn u qabaan codsiyada ay ka mid yihiin baabuurta korontada ku shaqeysa, isgaarsiinta wireless-ka iyo leysarka awoodda sare leh.

Laakiin si loo xaqiijiyo codsiyadan, supercapacitors waxay u baahan yihiin electrodes ka fiican, kuwaas oo ku xidha supercapacitor qalabka ku xiran tamartooda. Electrodes-yadani waxay u baahan yihiin inay noqdaan kuwo degdegsan oo ka raqiisan si ay u sameeyaan cabbir ballaadhan oo ay awood u yeeshaan inay si degdeg ah u dallacaan oo u daadiyaan culayskooda korantada. Koox injineero ah oo ka tirsan Jaamacadda Washington ayaa u malaynaya inay la yimaadeen hab lagu soo saaro agabka korantada ee awoodda sare leh kaasoo buuxin doona shuruudahan adag ee warshadaha iyo isticmaalka.

Cilmi-baadhayaashu, oo uu hoggaaminayo kaaliyaha UW ee sayniska qalabka iyo injineernimada Peter Pauzauskie, ayaa daabacay warqad July 17 ee joornaalka Nature Microsystems iyo Nanoengineering oo qeexaya koronto-dhaliyaha sare iyo xawaaraha, habka aan qaaliga ahayn ee ay u sameeyeen. Habka cusubi waxa uu ka bilaabmaa agabka kaarboonka qani ku ah ee lagu engejiyey matrix cufan yar oo loo yaqaan aerogel. Hawo-mareenkan keligiis wuxuu u dhaqmi karaa sidii koronto cayriin ah, laakiin kooxda Pauzauskie in ka badan laba jibaarantay awooddeeda, taas oo ah awoodda ay u leedahay inay ku kaydiso koronto.

Qalabkan bilowga ah ee raqiis ah, oo ay weheliso habsocod habaysan oo habaysan, waxay yareeyaan laba caqabadood oo caadi ah oo ku ah codsiga warshadaha: qiimaha iyo xawaaraha.

"Codsiyada warshadaha, waqtigu waa lacag," ayuu yiri Pauzauskie. "Waxa aanu samayn karnaa qalabka bilowga ah ee electrodes-ka saacado gudahood, halkii toddobaadyo. Taasina waxay si weyn hoos ugu dhigi kartaa qiimaha isku dhafka ah ee samaynta koronto-dhaliyaha sare ee waxqabadka sare.

Electrodes supercapacitor wax ku ool ah ayaa laga soo saaray walxo kaarboon ku badan oo waliba leh meel sare oo sare. Shuruudda dambe waa mid muhiim ah sababtoo ah habka gaarka ah ee supercapacitors u kaydiyaan kharashka korontada. Halka baytariga caadiga ahi uu ku kaydiyo kharashyada korantada isaga oo isticmaalaya falcelinta kiimikaad ee ka dhex dhaca, super capacitor beddelkeedana waxa uu kaydiyaa oo kala saaraa kharashyada togan iyo kuwa taban si toos ah dushiisa.

"Supercapacitors waxay u dhaqmi karaan si ka dhaqso badan baytariyada sababtoo ah kuma xaddidna xawaaraha falcelinta ama wax soo saarka soo saari kara," ayuu yidhi qoraaga wada-hoggaanka ah Matthew Lim, arday dhakhtar UW ah oo ka tirsan Waaxda Sayniska Qalabka & Injineerinka. "Supercapacitors-ku si dhakhso leh ayey u dallaci karaan una soo dayn karaan, waana sababta ay ugu fiican yihiin bixinta ' garaaca wadnaha' ee awoodda."

"Waxay haystaan ​​codsiyo aad u fiican oo ku yaala goobaha uu batteriga kaligiis aad u gaabiyaan yahay," ayuu yiri qoraaga hogaamiyaha Matthew Crane, arday dhakhtar ah oo ka tirsan Waaxda UW ee Injineerinka Kiimikada. "Waqtiyada uu baytarigu aad u gaabiyaan yahay inuu daboolo baahida tamarta, supercapacitor leh meel sare oo elektrode ah ayaa si dhakhso ah u 'laadi kara' oo buuxin kara tamarta yar."

Si loo helo aagga sare ee korantada hufan, kooxdu waxay adeegsatay aerogels. Kuwani waa walxo qoyan, oo u eg jel oo soo maray daaweyn gaar ah oo qalajin iyo kuleyl si loogu beddelo qaybahooda dareeraha hawo ama gaas kale. Hababkani waxay ilaalinayaan qaab-dhismeedka 3-D ee jelka, iyaga oo siinaya meel sare iyo cufnaan aad u hooseeya. Waxay la mid tahay ka saaridda dhammaan biyaha Jell-O iyada oo aan hoos u dhicin.

"Hal garaam oo hawo-mareen ah waxa uu ka kooban yahay in le'eg oogada sare ee hal garoon kubbadda cagta," ayuu yiri Pauzauskie.

Crane wuxuu ka sameeyay aerogels ka samaysan jel u eg, shay leh unug dhismeed soo noqnoqda, oo laga sameeyay formaldehyde iyo molecules kale oo kaarboon ku salaysan. Tani waxay xaqiijisay in qalabkoodu, sida electrodes-ka super capacitor ee maanta, uu ka koobnaan doono walxo kaarboon-hodanka ah.

Markii hore, Lim wuxuu muujiyay in ku darista graphene-kaas oo ah xaashi kaarboon ah oo kaliya hal atom oo dhumucdiisuna tahay - jelku wuxuu ku dhajiyay hawo-mareenka natiijada leh ee leh sifooyinka supercapacitor. Laakiin, Lim iyo Crane waxay u baahdeen inay hagaajiyaan waxqabadka aerogel-ka, oo ay ka dhigaan habka isku-dhafka mid ka jaban oo sahlan.

Tijaabooyinkii hore ee Lim, ku darista graphene ma aysan wanaajin awoodda aerogelka. Sidaa darteed waxay beddelkeeda ku rareen aerogels xaashiyo khafiif ah oo ah molybdenum disulfide ama tungsten disulfide. Labada kiimiko ayaa si weyn maanta loogu isticmaalaa saliidaha warshadaha.

Cilmi-baadhayaashu waxay ku daaweeyeen labada walxood mowjado dhawaaq sare leh si ay u jajabiyaan go'yaal khafiif ah waxayna ku daraan matrix-ka-kaarboon-ka. Waxay ku soo saari karaan jel qoyan oo buuxa in ka yar laba saacadood, halka hababka kale ay qaadan doonaan maalmo badan.

Ka dib markii ay heleen aerogel-ka la qalajiyey, cufnaanta hoose, waxay ku darsameen koollo iyo walxo kale oo kaarboon hodan ku ah si ay u abuuraan "cajiin" warshadeed, kaas oo Lim uu si fudud ugu soo rogi karo xaashiyo dhowr kun oo inch ah oo dhumucdiisuna tahay. Waxay ka gooyeen saxanadaha nuska inji ah cajiinka waxayna ku soo ururiyeen khariidado fudud oo baytari unug qadaadiic ah si ay u tijaabiyaan wax ku oolnimada walxaha sida korantada sare.

Ma aha oo kaliya in electrodes ay ahaayeen kuwo degdeg ah, fudud oo sahlan in la farsameeyo, laakiin sidoo kale waxay ku ciyaareen awood ugu yaraan 127 boqolkiiba ka weyn airgel-ka hodanka ah oo keliya.

Lim iyo Crane waxay filayaan in aerogels ay ku raran yihiin xitaa xaashiyo khafiif ah oo ah molybdenum disulfide ama tungsten disulfide - kuwaas oo ahaa qiyaastii 10 ilaa 100 atom oo dhumuc ah - ay muujin doonaan waxqabad ka sii fiican. Laakiin marka hore, waxay rabeen inay muujiyaan in aerogels-ka raran ay noqon doonto mid dhakhso badan oo ka jaban si loo soo saaro, tallaabo lagama maarmaan u ah wax soo saarka warshadaha. Hagaajinta hagaajinta ayaa soo socota.

Kooxdu waxay aaminsan tahay in dadaalladani ay gacan ka geysan karaan horumarinta sayniska xitaa meel ka baxsan goobta korantada supercapacitor. Molybdenum disulfide-ka aerogel-ka la hakiyay waxa laga yaabaa inay si ku filan u degganaato si ay u kiciso wax soo saarka hydrogen. Habka ay si degdeg ah ugu dabin alaabta aerogels waxaa lagu dabaqi karaa baytariyada awoodda sare leh ama katalysis.