میکروباتری، کوچکتر از دانه برنج ساخته شد
تاریخ انتشار: ۲۲ مرداد ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۷۳۵۹۶۱
برای توسعه فناوری «غبار هوشمند»، یک از گلوگاه‌ها تامین انرژی است. به تازگی دانشمندان میکروباتری ساختند که ابعاد آن از یک دانه برنج کوچکتر است.
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، برای توسعه فناوری «غبار هوشمند»، یک از گلوگاه‌ها تامین انرژی است. به تازگی دانشمندان میکروباتری ساختند که ابعاد آن از یک دانه برنج کوچکتر است.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
گرد و غبار هوشمند چشم‌اندازی از آینده شبکه‌ای است که در آن شبکه‌های هوشمندی متشکل از تریلیون‌ها حسگر کوچک، به طور مداوم آنچه را که در محیط اطرافشان می‌گذرد احساس می‌کنند، با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اطلاعات را مبادله می‌کنند. شبکه‌های گرد و غبار هوشمند، بخشی از دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) هستند.
یکی از چالش‌های تحقق مفاهیم گرد و غبار هوشمند، و همچنین نانو و میکرورباتیک به طور کلی، فقدان منابع انرژی به همان اندازه کوچک روی تراشه برای عملیات در هر زمان و هر مکان است.
یک راه حل، سیستم‌های تبدیل انرژی است که انرژی خارجی مانند نانو ژنراتور‌های میکروترموالکتریک یا تریبوالکتریک یا فتوولتائیک روی تراشه را جمع‌آوری می‌کنند. با این حال، این سیستم‌ها معمولاً به زمان‌ها و مکان‌های خاص وابسته هستند و عملکرد بر اساس تقاضای گرد و غبار هوشمند و میکروربات‌ها را در بسیاری از محیط‌ها بسیار محدود می‌کنند.
راه‌حل دیگر باتری است. در حال حاضر، محققان نشان داده‌اند که میکروباتری‌هایی که کوچکتر از یک دانه نمک هستند، می‌توانند در مقادیر زیادی روی سطح ویفر تولید شوند و برای تامین انرژی کامپیوتر‌هایی با اندازه گرد و غبار مناسب هستند.
مینشن ژو از گروه تحقیقاتی پروفسور الیور جی اشمیت در دانشگاه صنعتی چیمنیتز می‌گوید: «محدودیت‌های فعلی در راهبرد‌های ساخت به این معنی است که میکروباتری‌های روی تراشه نمی‌توانند به‌طور همزمان به چگالی انرژی بالا و ردپای کوچک دست یابند. در مقابل، موفق‌ترین طراحی در دنیای باتری‌های حجیم، ترکیب لایه‌های زیادی از مواد الکترود در حجم محدود است. برای مثال، تسلا از باتری‌های به اصطلاح سیلندر رول سوئیسی برای خودروهای الکتریکی خود استفاده می‌کند.»
با این حال، قطر باتری‌های سیلندر تسلا ۱٫۸ سانتی‌متر است که برای ادغام شدن با سیستم‌های مقیاس کوچک بسیار بزرگ است. ژو خاطرنشان می‌کند: «تاکنون هیچ روشی برای ساخت باتری سیلندر رول سوئیسی با قطر صد‌ها میکرومتر بر روی یک تراشه در دسترس نبوده است».
ژو و همکارانش به تازگی دستاورد‌هایی در این زمینه داشته‌اند. مکانیزم خود مونتاژی امکان ساخت موازی رول‌های میکرو مقیاس سوئیسی متعدد روی ویفر را فراهم می‌کند. طول یک رول ۳ میلی‌متر و قطر آن حدود ۱۷۸ میکرومتر، یعنی بسیار کوچکتر از یک دانه برنج است.
ژو توضیح می‌دهد: «یکی از عوامل اصلی که چگالی انرژی میکروباتری‌ها را محدود می‌کند، انتخاب محدود مواد مورد استفاده در الکترود است، زیرا مواد مورد استفاده برای میکرو باتری‌های روی تراشه عمدتاً توسط ابزار‌های رسوب‌گذاری و لایه‌نشانی به دست می‌آیند.»
یک مشکل دوغاب‌های الکترود معمولی این است که آنها به دوره‌های خشک شدن طولانی (بیش از ۱۰ ساعت) در دمای بالای ۱۲۰ درجه سانتیگراد و در خلاء نیاز دارند. این تیم با ایجاد یک دوغاب الکترود با قابلیت خشک شدن سریع (۱ ساعت) با پراکنده کردن نانوسیم‌های MnO ۲ در یک بایندر (پلی‌آمید) این مشکل را برطرف کردند. پلی آمید یک رابط فعال الکترود-الکترولیت را تشکیل می‌دهد که قابلیت انتقال یون روی را بهبود می‌بخشد و از انحلال MnO ۲ جلوگیری می‌کند.
منبع: خبرگزاری دانشجو
کلیدواژه: محققان غبار هوشمند میکروباتری خودروهای الکتریکی یک دانه دانه برنج روی تراشه
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت snn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری دانشجو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۷۳۵۹۶۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
ساخت آجر‌های هوشمند انرژی با استفاده از پسماند
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، ، مهندسان دانشگاه RMIT آجر‌هایی با انرژی کارآمد ساخته اند که می‌تواند قبض برق را تا ۵ درصد کاهش دهد؛ دستاوردی که تولید کنندگان آجر با استفاده از آن می‌توانند در دمای پخت با جایگزینی خاک رس با مواد زائد، ۲۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کنند.
پژوهشگران برای ساخت این آجرها، با شرکت «ویسی» «Visy» بزرگترین شرکت بازیافت استرالیا، همکاری کردند که سالانه ۵۱۲ هزار تن ظروف و بطری‌های شیشه‌ای را بازیافت کرده و از آنها ۳.۲ میلیارد بطری و شیشه می‌سازند.
محققان برای ساخت این آجرها از مواد به درد نخوری که راهی سطل زباله شده اند مانند شیشه، قطعات کوچک و محصولات جانبی احتراق استفاده کردند. آنها به عنوان جایگزینی برای خاک رس، حداقل از ۱۵ درصد زباله شیشه و ۲۰ درصد زباله جامد یا خاکستر سوخته استفاده کردند.
«دیلان رابرت» «Dilan Robert»، سرپرست این گروه تحقیقاتی می‌گوید: سالانه حدود ۱.۴ تریلیون آجر در پروژه‌های ساختمانی در سطح جهان استفاده می‌شود. تولید آجر، انتشارات مضری از جمله دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد و کلر از خود به جا می‌گذارد که فشار جدی بر منابع طبیعی ما، به ویژه خاک رس وارد می‌آورد.
این پژوهشگران موفق شدند آجر‌هایی را در آزمایشگاه بسازند که شبیه آجر‌های ساخته شده در کارخانه‌های واقعی است. آنها برای این کار از دستگاه پودرساز استفاده کردند تا خاک رُس را به اندازه مورد نیاز خرد کند.
سپس برای حذف رطوبت، خاک رس و پسماند را به مدت ۲۴ ساعت خشک کردند. مرحله بعدی شامل مخلوط کردن آن با مقدار مشخصی آب و فرآیند تراکم بود. برای جلوگیری از ترک خوردن ناشی از تبخیر آب در طی فرآیند پخت، آجرها ابتدا در هوای محیط به مدت دو روز خشک و سپس به مدت ۲۴ ساعت پس از فشرده شدن در اجاق خشک شدند و مرحله نهایی فرایند، پخت در کوره بود.
«بیپلاب پریمنیک» (Biplob Pramanik) از مجریان این طرح گفت: این آجرها، تمام استانداردهای مربوط به ساختار، دوام و پایداری محیطی را تامین می‌کنند و استفاده از آنها ایمن است. همچنین با تغییر فرمولاسیون ما، امکان تولید آجر‌های سبک وزن در طیف رنگی از سفید تا قرمز تیره نیز وجود دارد.
دمای پخت نهایی ۹۵۰ درجه سانتیگراد (۱۷۴۲ درجه فارنهایت) به عنوان مناسب‌ترین دمای پخت برای زیبایی شناسی انتخاب شد. همچنین در این دما، آجرها به استحکام لازم برای مصارف ساخت و ساز می‌رسند. اندازه ذرات در خواص آنها تاثیر دارد چراکه اندازه‌های ریزتر منجر به بهبود مقاومت فشاری بهتری می‌شود.
تمرکز این پژوهشگران بر روی مزایای اقتصادی استفاده از پسماند در تولید آجر و کاهش انتشار CO۲ بود. آجر‌های ساخته شده از ضایعات، ۲۴ درصد خواص حرارتی کمتری نسبت به آجر‌های معمولی دارند. همانطور که اشاره شد، آنها برای پخته شدن به دمای کمتری نیاز دارند. این به معنای صرفه جویی ۱۵۸ هزار و ۴۶۰ دلاری با جلوگیری از انتشار ۴۱۷ تن CO۲ است.
آنها معتقدند استفاده از زباله‌ها برای ساخت آجر با عایق اضافی، راه دیگری برای تحقق اقتصاد دایره‌ای است.
بر اساس این مطالعه، خاک رس در جهان در حال کاهش است و همچنین کوره‌های آجرپزی سالانه در سراسر جهان برای احتراق، ۳۷۵ میلیون تن زغال سنگ مصرف می‌کنند که معادل شش میلیون و ۷۰۲ هزار تن CO۲ است. از این رو، این راه حل ابتکاری می‌تواند از دو راه کمک کننده باشد: کاهش اثرات زیست محیطی و جایگزینی جزئی برای خاک رس.
نتایج این تحقیقات در نشریه Construction and Building Materials منتشر شده است.
انتهای پیام/
حقوق کدام یک از ایثارگران در سال ۱۴۰۳ افزایش داشت؟