Американские инженеры создали прозрачные и гибкие ионисторы, которые могут стать источниками питания для мобильных устройств следующего поколения. Работа опубликована в журнале Scientific Reports, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Северо-Западного Университета.

В основе нового устройства - тонкие углеродные пленки необычной формы. Они имеют глубоко текстурированную поверхность в форме так называемых "углеродных наночашек". Благодаря такой текстуре увеличивается поверхность соприкосновения между пленкой, которая выступает в роли электрода и "наполнителем" - полимерным электролитом.

Чтобы продемонстрировать работоспособность технологии для создания источников питания нового класса, авторы создали небольшой прототип. В приводимом видео инженеры используют его для питания светодиода, расположив устройство поверх экрана смартфона. Видно, что ионистор очень хорошо пропускает свет, хотя и не является совершенно прозрачным. Кроме того, авторы демонстрируют, что батарею можно сгибать и это никак не изменяет ее электрические показатели.

Ионисторы (или суперконденсаторы) являются электрическими устройствами в некотором смысле промежуточными между классическими конденсаторами и химическими аккумуляторами. В качестве обкладок в ионисторах выступают слои ионов на границе электрода и электролита. Чем больше площадь этой границы, тем больше емкость устройства. К преимуществам ионисторов относятся высокая скорость зарядки и малая деградация даже после тысяч циклов работы.

Новая разработка инженеров может пригодиться для создания полностью прозрачных электронных устройств. Технологии изготовления многих других компонентов таких устройств, например, сенсорных панелей и экранов уже существуют.

Ученые из Стэнфордского университета создали батареи, состоящие из бумаги и специальных чернил. Статья исследователей появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе университета.

В рамках исследования ученые создали специальные чернила, содержащие углеродные нанотрубки и серебряные наноштыри. Слой этой краски позволяет превратить подходящую поверхность в батарею или конденсатор.

Ученые испытали несколько видов поверхностей (например, пластик), однако наиболее надежной основой для сверхтонких батарей оказалась обычная бумага. Выяснилось, что волокнистая структура этого материала позволяет нанотрубкам и наноштырям прекрасно закрепляться на ее поверхности.

Исследователи подчеркивают, что полученные ими батареи являются чрезвычайно надежными. Так, деформация, колебания влажности, температуры и даже помещение батарей в раствор кислоты не оказали какого-либо существенного влияния на их работу. Ученые надеются, что их новая разработка пригодится, в частности, при создании электромобилей.

Совсем недавно ученым из Швеции удалось создать батареи на основе бумаги и соли. Их вариант, однако, не столь гибок и нетребователен к окружающим условиям. Кроме этого похожая разработка недавно была выполнена в европейском объединении институтов Fraunhofer-Gesellschaft. Там батареи предложили печатать на пластике по технологии, напоминающей технологию печати рисунков на майках.

Компания E Ink Corp. представила экраны из электронной бумаги, способные отображать три цвета, сообщает The Digital Reader. Помимо традиционных черного и белого, дисплей умеет показывать также красный цвет.

Технология, на основе которой создан экран, получила название Spectra. Как и дисплеи «читалок», экран включает в себя заполненные жидкостью микрокапсулы, но в них помещены пигменты трех цветов.

Недостатком экрана Spectra является то, что он не способен отображать оттенки — например, серый или розовый цвета. Для сравнения, другие дисплеи E Ink — Pearl, которые используются в читалках Kindle, — дают 16 оттенков серого.

Разработчики предлагают использовать экраны Spectra в торговых точках для отображения названий товаров и цен на них. Данные на экранах можно обновлять с операторского пульта.

Достоинство дисплеев — способность функционировать при отрицательных температурах, поэтому они могут быть установлены внутри холодильников.

Engadget уточняет, что красный цвет в дисплеях Spectra может быть заменен на другой — например, синий или зеленый, — по желанию заказчика. Поставки экранов начнутся в третьем квартале 2013 года.

Помимо черно-белых дисплеев для читалок, E Ink Corp. выпускает и цветную «электронную бумагу» — Triton. Она выводит 16 оттенков серого и 4096 цветов. Способность отображать цвета дисплеям Triton придает RGB-фильтр, размещенный поверх черно-белого экрана.

Европейское космическое агентство 20 мая 2013 года сообщило о создании компании Modelon GmbH, которая будет работать в сфере автомобильной промышленности. Задачей компании является не только разработка отдельных узлов и агрегатов, но и составление стандартной библиотеки, которой смогут воспользоваться разные производители.

Новым проектом уже заинтересовались два автомобильных концерна. В сообщении на официальном сайте ESA сообщается о том, что Toyota активно использовала разработанные Modelon библиотеки при работе над своим концептом i-Real. Это транспортное средство представляет собой рассчитанную на одного человека открытую коляску с электроприводом и, по замыслу разработчиков, должно заменить автомобиль в коротких городских поездках.

Другим клиентом компании является Volvo. Со ссылкой на Пера Остина Факсина, представителя Volvo Cars, концерн использовал собранную Modelon информацию для моделирования некоторых компонентов системы безопасности. Факсин подчеркнул, что моделирование позволяет сократить дорогостоящие и зачастую небезопасные для водителей-испытателей натурные испытания. Представители Modelon считают, что систематизация математических моделей различных узлов существенно ускорит и удешевит разработку, а в перспективе можно будет говорить о виртуальных испытаниях автомобилей в целом.

Стоимость разработки современного автомобиля составляет обычно несколько сотен миллионов евро и занимает несколько лет.

Специалистам университета Райса и сотрудникам исследовательского центра компании Honda удалось найти способ радикального увеличения емкости литиевых аккумуляторов. На страницах журнала Journal of Physical Chemistry Letters ученые представили результаты расчета эффективности модифицированных атомами бора графеновых электродов. По их словам, батареи с такими электродами могут обладать емкостью до 2100 ватт-часов на килограмм или свыше 7,6 мегаджоулей на килограмм. Для сравнения, обычный литиевый аккумулятор имеет удельную емкость меньше двух мегаджоулей на килограмм.

Исследователи пишут о том, что их работа открывает путь к применению в аккумуляторных электродах графена. Теоретически этот материал мог бы быть идеальным для изготовления электродов из-за своей большой площади поверхности, однако как расчеты, так и эксперименты показали плохую способность графена реагировать с литием. Без удерживания ионов лития на графеновой мембране все преимущества сходили на нет, но новые данные моделирования указали на то, что проблема решается добавкой бора.

Промышленный синтез подобного графена, по словам авторов, пока не освоен, однако это не означает того, что их результаты не имеют практического применения. В аннотации своей статьи они указывают на то, что моделирование взаимодействия ионов лития с разными наноматериалами может помочь в поиске недорогих и эффективных электродов.

Управление перспективных исследовательских проектов Пентагона (DARPA) и Армия США провели испытания нового костюма Warrior Web, предназначенного для компенсации нагрузки на военнослужащих при переносе тяжестей. Об этом говорится в пресс-релизе DARPA.

В ходе испытаний экипированный прототипом костюма военнослужащий шагал по беговой дорожке с рюкзаком массой 27,6 килограмма за плечами. Подробности о проведении испытаний Warrior Web не приводятся.

Как говорится на официальном сайте DARPA, новый костюм в первую очередь предназначен для предупреждения физических травм от перенапряжения при переноске тяжестей. В частности, речь идет о компенсации мышечной усталости и нагрузки на суставы (в первую очередь, на колени).

Костюм весит около девяти килограммов и оснащен комплексом датчиков, которые отслеживают нагрузку на скелетно-мышечную систему военнослужащего. Судя по приложенной иллюстрации, костюм представляет некое подобие сетки, элементы которой поддерживают основные суставы и мышцы тела бойца. Для питания датчиков и интерактивных «бандажей» костюм оснащен аккумуляторной батареей.

Возможности костюма Warrior Web

Изображение: DARPA

Как отмечается, Warrior Web может использоваться как с обычной экипировкой, так и с перспективной защитной экипировкой военнослужащих, не стесняя при этом движений.

Разработка разгрузочного костюма Warrior Web началась в 2011 году. К осени 2013 года планируется изготовить опытный образец костюма, который отправят на полевые испытания.

Сейчас под патронажем DARPA в США ведется разработка сразу нескольких «экипировок будущего», а также экзоскелетов для военнослужащих, которые помогут бойцам переносить тяжести массой до 90 килограммов. Подобные разработки ведутся и в других странах, включая Россию.

Группа исследователей из университета Северной Каролины в США описала на страницах журнала Scientific Reports метод, который, по словам авторов, может применяться при создании микроэлектронных устройств толщиной в несколько атомов.

Новая технология получения полупроводниковых слоев из сульфида молибдена схожа с методом атомно-слоевого осаждения, который был разработан еще в начале 1960-х годов исследователями Ленинградского технологического института. В печь, разогретую до 850 градусов Цельсия, ученые подавали хлорид молибдена и серу, которые вступали в реакцию с образованием сульфида молибдена, а молекулы сульфида молибдена осаждались на поверхность различных материалов.

Ученые продемонстрировали работоспособность метода на примере подложки из диоксида кремния, сапфира и графита, а также провели ряд дополнительных исследований полученного ими полупроводникового слоя. При помощи электронного микроскопа удалось получить изображение отдельных атомов, уложенных в правильную гексагональную структуру, а благодаря атомно-силовому микроскопу удалось подтвердить однородность слоя на протяжении нескольких сантиметров. Авторы даже обратили внимание на оптические свойства полученной одноатомной пленки: в статье физиков утверждается, что одноатомный слой можно невооруженным глазом отличить от двухатомного, хотя толщина в обоих случаях в сотни раз меньше длины волны видимого света.

Получение одноатомных слоев, как утверждают ученые, позволяет не только достичь меньшего размера готовых устройств, но и дает технологам возможность лучше контролировать свойства материала. Интерес к одноатомным, плоским материалам скачкообразно возрос после открытия учеными Андреем Геймом и Константином Новоселовым графена. Однако графен, как подчеркивают авторы новой публикации, не является полноценным полупроводником, у него отсутствует запрещенная зона, и для превращения графена в полупроводник нужны дополнительные манипуляции. Сульфид молибдена является полупроводниковым материалом и именно поэтому был выбран физиками для своей работы.

Исследователи подобрали параметры (давление, температуру и концентрацию реактивов) для синтеза одноатомного слоя стабильного качества; для перехода к созданию работающих устройств размером в несколько атомов требуется еще достичь высокоточного манипулирования не только высотой слоев, но и размерами элементов, получаемых в плоскости каждого слоя. Сегодня для производства микропроцессоров используется метод фотолитографии, однако он основан на облучении поверхности ультрафиолетовым излучением, длина волны которого остается много больше размеров атомов. Другим фундаментальным препятствием на пути к микроэлектронике атомного масштаба являются физические эффекты уже в готовой схеме: начиная от тривиальных утечек тока через тонкие слои изоляции и заканчивая ростом чувствительности наносхем к случайным помехам.