起搏器、除顫器、雷達技術(shù)和電動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)存儲和釋放大量能量。特文特大學的研究人員最近找到了一種提高這些電容器的存儲、效率和耐用性的方法。
研究結(jié)果發(fā)表在《先進材料》雜志上。
起搏器是確保某人的心臟按應有方式跳動的醫(yī)療設備。如果心律失常，起搏器會發(fā)出一股電流，使心臟恢復節(jié)律。起搏器會考慮用力因素，并在需要時提供更快的脈沖。例如，當你鍛煉時。對于這些電脈沖，起搏器需要一個電容器來快速充電和放電。這提供了足夠高的電荷來重置心臟。
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計策略，以改善它們的能量存儲，減少每次充電或放電時的能量損失，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，因此它應該能夠充電和放電數(shù)十億次。否則，你將不得不每隔幾個月更換一次起搏器，”Nguyen 解釋道。
Nguyen 和他的團隊正在研究一種使用不同材料的多層薄層的電容器。通過增加層數(shù)，他們能夠?qū)⑿侍岣叩?90% 以上。這意味著充電時損失的電量不到 10%。與通常的設計相比，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100億次。足以每秒做一次，持續(xù)300多年。
研究人員推導出他們使用的材料組合的設計優(yōu)化規(guī)則。他們在出版物中寫道：“這些規(guī)則預計也可用于優(yōu)化其他多層系統(tǒng)，因此與進一步提高電容器的能量存儲密度非常相關(guān)。”這為更好的電容器鋪平了道路。
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