خبر کامل
تولید ابرخازن‌های هیبرید انعطاف‌پذیر با الکترودهای کامپوزیتی در دانشگاه شریف
توسعه ابرخازن‌های هیبرید انعطاف‌پذیر برای نسل جدید تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی
توسعه روزافزون تجهیزات الکترونیکی قابل حمل و پوشیدنی در سال‌های اخیر، نیاز مبرمی به سیستم‌های ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر و سبک ایجاد کرده است. سیستم‌های ذخیره انرژی سنتی به دلیل وزن بالا، حجم زیاد و عدم انعطاف‌پذیری، پاسخگوی نیازهای این نسل از ابزارهای الکترونیکی نیستند. در همین راستا، محققان به سمت استفاده از بسترهای انعطاف‌پذیر برای تولید این وسایل روی آورده‌اند.
در این زمینه، طرح پسادکتری دکتر زهرا کرمی، فارغ‌التحصیل مهندسی شیمی نساجی از دانشگاه صنعتی اصفهان، با راهنمایی دکتر سعید شاهرخیان دهکردی، استاد تمام شیمی دانشگاه صنعتی شریف و با حمایت بنیاد ملی علم ایران (INSF)، به بررسی و بهینه‌سازی الکترودهای کامپوزیتی برای ساخت ابرخازن‌های هیبرید انعطاف‌پذیر پرداخته است.
🔬 جزئیات طرح پژوهشی: الکترودهای کامپوزیتی پیشرفته
عنوان دقیق این طرح عبارت است از: «تهیه، بهینه‌سازی و بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای کامپوزیتی بر پایه منسوج نیکل - کبالت سولفید/پلی آنیلین/منگنز اکسید و نانوالیاف کربنی دوپ شده با نیتروژن و گوگرد جهت استفاده در ابرخازن‌های هیبرید انعطاف‌پذیر».
این پژوهشگر در تشریح اهمیت این تحقیق بیان کرد که تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی در حوزه‌های مختلفی از جمله نظامی، پزشکی، ورزشی و صنعتی تأثیرات گسترده‌ای ایجاد کرده‌اند و نیاز به منابع انرژی متناسب با ساختار خود دارند.
مزیت منسوجات به عنوان بستر انعطاف‌پذیر
تاکنون بسترهای متعددی نظیر کاغذ، فوم‌ها، فویل‌های فلزی نازک و بسترهای پلیمری برای تولید سیستم‌های ذخیره انرژی منعطف به کار رفته‌اند. با این حال، منسوجات به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد، توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند:
- سطح ویژه بالا و ساختار متخلخل
- سبکی و انعطاف‌پذیری مکانیکی
- مقاومت در برابر تغییر شکل‌های خمشی و کششی
- نفوذپذیری هوا و قابلیت شست‌وشو
- سهولت پوشش‌دهی با مواد الکتروفعال
در میان منسوجات، پارچه‌ها و نمدهای ساخته شده از الیاف کربن به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، کاندیداهای بسیار امیدبخشی برای تهیه الکترودهای انعطاف‌پذیر محسوب می‌شوند.
⚡️ ابرخازن‌های تمام‌جامد: راهکار ذخیره انرژی
در میان وسایل ذخیره انرژی، ابرخازن‌های منعطف تمام‌جامد به دلیل مزایای زیر، برای کاربرد در ادوات الکترونیکی پوشیدنی مورد توجه قرار گرفته‌اند:
- چگالی توان و پایداری چرخه‌ای بالا
- نرخ شارژ-دشارژ سریع
- انعطاف‌پذیری فوق‌العاده و ایمنی بالا
- عدم نشت مایع الکترولیت (به دلیل تمام‌جامد بودن)
هدف اصلی پژوهش
هدف اصلی این تحقیق، بهبود خواص خازنی الکترود نمد الیاف کربنی از طریق القاء خاصیت شبه خازنی با استفاده از روش‌های ساده، سریع، مقرون‌به‌صرفه و بدون استفاده از نگهدارنده است. در نهایت، ساخت یک ابرخازن تمام‌جامد بر پایه این الکترود با کارایی الکتروشیمیایی و انعطاف‌پذیری بالا دنبال شده است.
💡 کاربردهای گسترده ابرخازن‌های جدید
الکترودهای تهیه شده در این پژوهش برای ساخت ابرخازن‌های منعطف تمام‌جامد با کارایی الکتروشیمیایی مطلوب، به‌ویژه پنجره پتانسیل وسیع و دانسیته انرژی بالا، مورد استفاده قرار گرفتند. این ابرخازن‌ها پتانسیل کاربرد در طیف وسیعی از تجهیزات را دارند:
این ابرخازن‌ها می‌توانند به‌عنوان وسایل ذخیره انرژی در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل، انعطاف‌پذیر و پوشیدنی نظیر مانیتورهای پوشیدنی نوار قلب، فشارخون، قند خون، تجهیزات نظامی، پوست الکترونیکی مصنوعی، صفحه نمایش‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر، تجهیزات پزشکی قابل کاشت در بدن و تلفن همراه پوشیدنی مورد استفاده قرار گیرند.
علاوه بر کاربردهای پوشیدنی، این ابرخازن‌ها می‌توانند در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک نیز به کار روند، از جمله:
- وسایل ذخیره انرژی در توربین‌های بادی
- ذخیره‌سازهای انرژی در سلول‌های خورشیدی
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
