para Regreso al futuro fanáticos, esta semana marcó un hito que tardó tres décadas en alcanzar.
21 de octubre de 2015, fue el día en que Doc Brown y Marty McFly aterrizaron en el futuro en su DeLorean, con el viaje en el tiempo hecho posible por un "condensador de flujo".
Si bien el condensador de flujo aún evoca imágenes de ciencia ficción, los condensadores ahora son componentes clave de la electrónica portátil, los sistemas informáticos y los vehículos eléctricos.
A diferencia de las baterías, que ofrecen una alta capacidad de almacenamiento pero una entrega lenta de energía, los condensadores proporcionan una entrega rápida pero una capacidad de almacenamiento deficiente.
Se ha dedicado un gran esfuerzo a mejorar esta función, conocida como densidad de energía - de condensadores dieléctricos, que comprenden un material aislante intercalado entre dos placas metálicas conductoras.
Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Delaware y la Academia de Ciencias de China ha utilizado con éxito la nanotecnología para lograr este objetivo.
El trabajo se informa en un documento, "Condensadores dieléctricos con electrodos interdigitales tridimensionales a nanoescala para almacenamiento de energía", publicado en Avances científicos , el primer diario de acceso abierto, solo en línea de AAAS.
"Con nuestro enfoque, logramos una densidad de energía de aproximadamente dos vatios-hora por kilogramo, que es significativamente más alta que la de otras estructuras de condensadores dieléctricos reportados en la literatura", dice Bingqing Wei, profesor de ingeniería mecánica en la UD.
"Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que los electrodos interdigitales a nanoescala 3-D se realizan en la práctica", agrega. "Con su gran área de superficie en relación con su tamaño, los nanotubos de carbono incrustados en 3-Las arquitecturas D nos han permitido abordar la baja capacidad de los condensadores dieléctricos para almacenar energía ".
Una de las claves del éxito del nuevo condensador es un diseño interdigitado, similar a los dedos entrelazados entre dos manos con "guantes", que dramáticamente disminuye la distancia entre electrodos opuestos y por lo tanto aumenta la capacidad del condensador para almacenar una carga eléctrica.
Otra característica importante de los condensadores es que el nuevo y único electrodo tridimensional a nanoescala también ofrece ruptura de alto voltaje, lo que significa que el material dieléctrico integrado alúmina, Al 2 O 3 no falla fácilmente en su función prevista como aislante.
"A diferencia de las versiones anteriores, esperamos que nuestros condensadores dieléctricos recién estructurados sean más adecuados para aplicaciones de campo que requieren almacenamiento de alta densidad de energía, como el suministro de energía accesorio y sistemas de energía híbridos", dice Wei.
Sobre la investigación
Los coautores del artículo incluyen Fangming Han, Guowen Meng, Fei Zhou, Li Song, Xinhua Li, Xiaoye Hu, Xiaoguang Zhu, Bing Wu y Bingqing Wei.
El trabajo fue financiado por el Programa Nacional de Investigación Básica Clave de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa de Asociación Internacional CAS / SAFEA Academia China de Ciencias / Administración de Asuntos de Expertos Extranjeros del Estado AQ9 para equipos creativos de investigación,y la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Anhui.
Wei participó en el diseño experimental y el análisis de datos. Las muestras fueron preparadas y caracterizadas por sus colegas en China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Diane Kukich. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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