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碳納米管為介電電容器容量的提升提供新方法

日期:2015/11/5 8:37:34 閱讀次數:作者:

雖然通量電容器還只是科幻概念,但目前電容器已廣泛應用于便攜式電子產品、計算系統以及電動汽車當中,作為關鍵組件。

相比于具有高容量但能量傳遞慢的電池,電容器具有快速傳遞的特點,但其容量很低。

一直在尋求方法提高介電電容器的能量密度,電容器即在兩塊導電金屬板之間插入絕緣材料的結構。

現在,美國特拉華大學和中國科學院的研究人員采用納米技術成功解決了這一問題。

該研究以“三維納米交指電極介電電容器”為題,發表于《科學進展》(Science Advances)期刊上。

“采用這種方法,我們可以獲得每千克約2瓦特的能量密度,這明顯高于文獻報道過的其他介電電容器結構!盪D機械工程教授Bingqing Wei如是說。

他還補充說,“據我們所知,這是首次實現三維納米交指電極。碳納米管具有高比表面積,將其嵌入到具有特殊設計和結構的3D結構當中,能夠解決介電電容器儲能低的問題!

這種新型電容器成功的關鍵之一在于交指設計——類似于兩只手交叉手指——顯著縮短了相對電極間的距離,從而提高了電容器儲存電荷的能力。

這種電容器的另一顯著特點是這種獨特的新型三維納米電極具有高電壓擊穿,這意味著集成的介電材料(氧化鋁)作為絕緣體的作用不易失效。

“與之前的研究相比,我們預計這種新結構的介電電容器更適合于那些需要高能量密度存儲的應用領域,比如輔助電源供應和混合電力系統!盬ei如是說。


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