ترکیب سل‌ژل و اسید چرب برای ساخت خازن

محققان با استفاده از لایه نازکی از جنس اسید چرب و ترکیب آن با هیدروژل، موفق به ساخت خازنی با دانسیته جریان بالا شدند. این خازن می‌تواند در خودروهای برقی استفاده شود.

کد خبر: ۱۱۹۸۷۱۴

تاریخ: ۲۰ آبان ۱۳۹۴ - ۱۲:۵۰

به گزارش خبرگزاری دانا:محققان با استفاده از ترکیب سل‌ژل با ترکیبات تک‌لایه خودآرا از جنس اسید چرب موفق به ساخت ماده دی‌الکتریکی جدیدی برای خازن‌ها شدند. با استفاده از این ماده جدید هم امکان تولید دانسیته انرژی بالایی وجود دارد و هم دانسیته توان بالایی ایجاد می‌شود.

در صورتی که ساخت این ماده تجاری‌سازی شود آنگاه می‌توان ظرفیت خازن‌ها را تا حدی بالا برد که بتوان از آن در خودروهای برقی استفاده کرد. خازن‌ها مکمل باتری‌ها هستند و مزیت آنها، امکان ایجاد سریع جریان بالا است.

این ماده جدید از جنس لایه نازک سل‌ژل سیلیکا بوده که حاوی گروه‌های قطبی است که به اتم‌های سیلیکون لینک شده‌ است. همچنین تک لایه خودآرا از جنس اسید استیل‌ فسفونیک در این ساختار استفاده شده‌ است که نقش ماده عایق را ایفا می‌کند.

ژوزف پری از محققان موسسه فناوری جورجیا می‌گوید: «سل‌ژل با گروه‌های آلی بسیار شناخته شده هستند، همچنین اسیدهای چربی نظیر اسید فسفونیک نیز برای محققان آشنا است اما این اولین باری است که این دو ماده با هم ترکیب شده و در دستگاه ذخیره انرژی با دانسیته بالا استفاده می‌شود.»

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Bilayer Structure with Ultra-high Energy/Power Density Using Hybrid Sol-Gel Dielectric and Charge Blocking Monolayer در نشریه Advanced Energy Materials منتشر شده‌ است.

نیاز به مواد با کارایی بالا برای ذخیره انرژی الکتریکی در حال رشد است. مواد دی الکتریکی امکان شارژ و تخلیه سریع را فراهم می‌کنند اما این که بتوان ماده‌ای یافت که هم نفوذپذیری بالایی داشته باشد، مستحکم باشد و امکان ایجاد دانسیته انرژی بالایی را داشته باشد بسیار دشوار است.

این گروه تحقیقاتی به دنبال ساخت ماده‌ای با این شرایط برای استفاده در خازن‌ها هستند. این هیبرید سل‌ژل دارای پتانسیل بالایی برای به کارگیری در ذخیره انرژی است به همین دلیل، محققان تصمیم گرفتند تا از آن در ساخت خازن استفاده کنند.

این گروه با استفاده از فیلم آلومینیومی حاوی پوششی از این سل‌ژل اقدام به ساخت خازنی کردند که دانسیته جریان بسیار بالایی ایجاد کرده و کاملا انعطاف‌پذیر است. این ابرخازن نشت جریان داشت که برای حل آن محققان از تک لایه‌های خودآرا از جنس اسید چرب استفاده کردند لایه‌ای که ضخامت یک نانومتری دارد. از این لایه به‌عنوان عایق در این پروژه استفاده شد.