சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் வழக்கமான பேட்டரிகளை விட வேகமாக ஆற்றலைச் சேமித்து வழங்கக்கூடிய ஒரு பொருத்தமான பெயரிடப்பட்ட சாதனமாகும். மின்சார கார்கள், வயர்லெஸ் தொலைத்தொடர்பு மற்றும் அதிக சக்தி கொண்ட லேசர்கள் உள்ளிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு அதிக தேவை உள்ளது.

ஆனால் இந்த பயன்பாடுகளை உணர, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு சிறந்த மின்முனைகள் தேவை, அவை அவற்றின் ஆற்றலைச் சார்ந்திருக்கும் சாதனங்களுடன் சூப்பர் கேபாசிட்டரை இணைக்கின்றன. இந்த மின்முனைகள் பெரிய அளவில் உருவாக்குவதற்கு விரைவாகவும் மலிவாகவும் இருக்க வேண்டும், மேலும் அவற்றின் மின்சுமையை வேகமாக சார்ஜ் செய்து வெளியேற்ற முடியும். வாஷிங்டன் பல்கலைக்கழகத்தின் பொறியாளர்கள் குழு, இந்த கடுமையான தொழில்துறை மற்றும் பயன்பாட்டு தேவைகளை பூர்த்தி செய்யும் சூப்பர் கேபாசிட்டர் எலக்ட்ரோடு பொருட்களை தயாரிப்பதற்கான செயல்முறையை தாங்கள் கொண்டு வந்ததாக நினைக்கிறார்கள்.

UW மெட்டீரியல் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் துணைப் பேராசிரியரான பீட்டர் பௌசாஸ்கி தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஜூலை 17 அன்று நேச்சர் மைக்ரோசிஸ்டம்ஸ் மற்றும் நானோ இன்ஜினியரிங் இதழில் தங்கள் சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனை மற்றும் வேகமான, மலிவான வழியை விவரிக்கும் ஒரு கட்டுரையை வெளியிட்டனர். அவர்களின் நாவல் முறை கார்பன் நிறைந்த பொருட்களுடன் தொடங்குகிறது, அவை ஏரோஜெல் எனப்படும் குறைந்த அடர்த்தி மேட்ரிக்ஸில் உலர்த்தப்படுகின்றன. இந்த ஏர்ஜெல் ஒரு கச்சா மின்முனையாக செயல்பட முடியும், ஆனால் பௌசாஸ்கியின் குழு அதன் கொள்ளளவை இரட்டிப்பாக்கியது, இது மின்சார கட்டணத்தை சேமிக்கும் திறன் ஆகும்.

இந்த மலிவான தொடக்கப் பொருட்கள், நெறிப்படுத்தப்பட்ட தொகுப்பு செயல்முறையுடன் இணைந்து, தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கான இரண்டு பொதுவான தடைகளைக் குறைக்கின்றன: செலவு மற்றும் வேகம்.

"தொழில்துறை பயன்பாடுகளில், நேரம் பணம்," Pauzauskie கூறினார். "இந்த மின்முனைகளுக்கான தொடக்கப் பொருட்களை வாரங்களுக்குப் பதிலாக மணிநேரங்களில் உருவாக்கலாம். இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளை உருவாக்குவதற்கான தொகுப்பு செலவைக் கணிசமாகக் குறைக்கும்."

பயனுள்ள சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகள் அதிக பரப்பளவைக் கொண்ட கார்பன் நிறைந்த பொருட்களிலிருந்து ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன. சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மின்சார கட்டணத்தை சேமிக்கும் தனித்துவமான வழியின் காரணமாக பிந்தைய தேவை மிகவும் முக்கியமானது. ஒரு வழக்கமான பேட்டரி தனக்குள் நிகழும் இரசாயன எதிர்வினைகள் மூலம் மின்சார கட்டணங்களை சேமிக்கும் போது, ​​ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களை நேரடியாக அதன் மேற்பரப்பில் சேமித்து பிரிக்கிறது.

"சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் பேட்டரிகளை விட மிக வேகமாக செயல்பட முடியும், ஏனெனில் அவை எதிர்வினையின் வேகம் அல்லது உருவாக்கக்கூடிய துணை தயாரிப்புகளால் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை" என்று மெட்டீரியல்ஸ் சயின்ஸ் & இன்ஜினியரிங் துறையில் UW முனைவர் பட்ட மாணவர் இணை-முன்னணி எழுத்தாளர் மேத்யூ லிம் கூறினார். "சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மிக விரைவாக சார்ஜ் செய்து வெளியேற்ற முடியும், அதனால்தான் இந்த 'துடிப்புகளை' சக்தியை வழங்குவதில் அவை சிறந்து விளங்குகின்றன."

UW இரசாயனப் பொறியியல் துறையில் முனைவர் பட்டம் பெற்ற சக முன்னணி எழுத்தாளர் மேத்யூ கிரேன் கூறுகையில், "பேட்டரி தானாகவே இயங்கும் அமைப்புகளில் சிறந்த பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. "எரிசக்தி தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய பேட்டரி மிகவும் மெதுவாக இருக்கும் தருணங்களில், உயர் மேற்பரப்பு மின்முனையுடன் கூடிய சூப்பர் கேபாசிட்டர் விரைவாக 'உதைத்து' ஆற்றல் பற்றாக்குறையை ஈடுசெய்யும்."

திறமையான மின்முனைக்கு அதிக பரப்பளவைப் பெற, குழு ஏரோஜெல்களைப் பயன்படுத்தியது. இவை ஈரமான, ஜெல் போன்ற பொருட்கள் ஆகும், அவை அவற்றின் திரவ கூறுகளை காற்று அல்லது மற்றொரு வாயுவுடன் மாற்றுவதற்கு உலர்த்துதல் மற்றும் சூடாக்கும் ஒரு சிறப்பு சிகிச்சை மூலம் சென்றுள்ளன. இந்த முறைகள் ஜெல்லின் 3-டி அமைப்பைப் பாதுகாக்கின்றன, இது அதிக பரப்பளவையும் மிகக் குறைந்த அடர்த்தியையும் அளிக்கிறது. இது சுருங்காமல் ஜெல்-ஓவிலிருந்து அனைத்து நீரையும் அகற்றுவது போன்றது.

"ஒரு கிராம் ஏர்ஜெல் ஒரு கால்பந்து மைதானத்தின் பரப்பளவைக் கொண்டுள்ளது" என்று Pauzauskie கூறினார்.

கிரேன் ஒரு ஜெல் போன்ற பாலிமரில் இருந்து ஏரோஜெல்களை உருவாக்கியது, இது ஃபார்மால்டிஹைட் மற்றும் பிற கார்பன் அடிப்படையிலான மூலக்கூறுகளில் இருந்து உருவாக்கப்பட்டது. இன்றைய சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளைப் போலவே அவற்றின் சாதனமும் கார்பன் நிறைந்த பொருட்களைக் கொண்டிருப்பதை இது உறுதி செய்தது.

முன்னதாக, லிம், கிராபெனின்-இது ஒரு அணு தடிமனான கார்பனின் தாள்-ஜெல்லுடன் சேர்ப்பது, அதன் விளைவாக உருவாகும் ஏர்ஜெல் சூப்பர் கேபாசிட்டர் பண்புகளுடன் ஊக்கமளிக்கிறது என்பதை நிரூபித்தார். ஆனால், லிம் மற்றும் கிரேன் ஏரோஜெலின் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், தொகுப்பு செயல்முறையை மலிவாகவும் எளிதாகவும் செய்ய வேண்டியிருந்தது.

லிம்மின் முந்தைய சோதனைகளில், கிராபெனைச் சேர்ப்பது ஏரோஜெலின் கொள்ளளவை மேம்படுத்தவில்லை. எனவே அவர்கள் அதற்குப் பதிலாக மாலிப்டினம் டிஸல்பைடு அல்லது டங்ஸ்டன் டைசல்பைட்டின் மெல்லிய தாள்களுடன் ஏரோஜெல்களை ஏற்றினர். இரண்டு இரசாயனங்களும் இன்று தொழில்துறை மசகு எண்ணெய்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு பொருட்களையும் உயர் அதிர்வெண் ஒலி அலைகள் மூலம் மெல்லிய தாள்களாக உடைத்து கார்பன் நிறைந்த ஜெல் மேட்ரிக்ஸில் இணைத்தனர். அவர்கள் இரண்டு மணி நேரத்திற்குள் முழுமையாக ஏற்றப்பட்ட ஈர ஜெல்லை ஒருங்கிணைக்க முடியும், மற்ற முறைகள் பல நாட்கள் எடுக்கும்.

உலர்ந்த, குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட ஏரோஜெலைப் பெற்ற பிறகு, அவர்கள் அதை பசைகள் மற்றும் கார்பன் நிறைந்த மற்றொரு பொருளுடன் ஒரு தொழில்துறை "மாவை" உருவாக்கினர், அதை லிம் ஒரு அங்குலத்தின் சில ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு தாள்களாக உருட்ட முடியும். அவர்கள் மாவிலிருந்து அரை அங்குல டிஸ்க்குகளை வெட்டி, அவற்றை ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனையாகப் பொருளின் செயல்திறனைச் சோதிக்க எளிய காயின் செல் பேட்டரி உறைகளில் அசெம்பிள் செய்தனர்.

அவற்றின் மின்முனைகள் வேகமாகவும், எளிமையாகவும், எளிதாகவும் ஒருங்கிணைக்கக்கூடியவையாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், கார்பன் நிறைந்த ஏர்ஜெல்லை விட குறைந்தபட்சம் 127 சதவீதம் அதிக கொள்ளளவைக் கொண்டிருந்தன.

மாலிப்டினம் டைசல்பைடு அல்லது டங்ஸ்டன் டைசல்பைடு போன்ற மெல்லிய தாள்களுடன் ஏற்றப்பட்ட ஏரோஜெல்ஸ்-அவற்றின் தடிமன் 10 முதல் 100 அணுக்கள் வரை-இன்னும் சிறந்த செயல்திறனைக் காண்பிக்கும் என்று லிம் மற்றும் கிரேன் எதிர்பார்க்கின்றனர். ஆனால் முதலில், ஏற்றப்பட்ட ஏரோஜெல்களை ஒருங்கிணைக்க வேகமாகவும் மலிவாகவும் இருக்கும் என்று காட்ட விரும்பினர், இது தொழில்துறை உற்பத்திக்கு தேவையான படியாகும். ஃபைன்-ட்யூனிங் அடுத்ததாக வருகிறது.

இந்த முயற்சிகள் சூப்பர் கேபாசிட்டர் மின்முனைகளுக்கு வெளியேயும் அறிவியலை முன்னேற்ற உதவும் என்று குழு நம்புகிறது. அவற்றின் ஏரோஜெல்-இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட மாலிப்டினம் டைசல்பைடு ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியை ஊக்குவிக்க போதுமான அளவு நிலையாக இருக்கும். ஏரோஜெல்களில் பொருட்களை விரைவாக சிக்க வைப்பதற்கான அவர்களின் முறை அதிக கொள்ளளவு பேட்டரிகள் அல்லது வினையூக்கத்திற்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.