灵活的电池;收获微波;光子学的超材料。
灵活的电池
苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一个柔性薄膜电池可以弯曲、拉伸和扭曲而不中断电力供应。
电池的关键是一个完全新的电解质和灵活的组件。“到目前为止,还没有人雇佣专门灵活的组件作为系统创建一个锂离子电池,”马库斯Niederberger说,瑞士苏黎世联邦理工学院的教授多功能材料。
当前的收藏家的阳极和阴极是由可弯曲包含导电聚合物复合碳,也作为外壳。的内表面复合,研究人员应用一层薄薄的微米大小的银片。银片重叠像瓦片一样,所以他们不会失去联系当弹性体拉伸。这保证了电导电流收集器的即使是受到广泛的延伸。即使银片失去联系,电流仍然可以通过含碳复合流,尽管更弱。
锂锰氧化物阴极和阳极氧化钒定义区域喷银层。两个电流收集器电极被堆满了阻挡层包含电解质凝胶在中间。
电解质凝胶比标准更少的有毒和易燃商业电解质,根据团队。它包含水和高浓度的锂盐,这不仅促进了阴极和阳极间流动的锂离子电池充电或放电,但也使水从电化学分解。这也意味着,如果电池泄漏,液体不会造成损害。
目前,电池与粘合剂连接在一起。“如果我们想电池商业市场,我们将不得不寻找另一个进程将它密封更长一段时间,“Niederberger说。
他指出,更多的研究是必要的优化柔性电池在他们认为商业化之前,包括增加它所能容纳的电极材料。
收获微波
日本科学技术振兴机构研究人员(JST)、富士通和东京都大学开发了一种高度灵敏的整流元素的形式纳米线反向二极管低功率微波转化为电能的能力。
能量可以从低功耗无线电波在周围的环境中,如手机基站发出的。这样一个系统可以使用一个天线收集无线电波和整流元素力量battery-free传感器。
然而,常见的整流元素不够敏感的低功率微波弱于毫瓦转换成电能。创建一个二极管具有较高灵敏度,团队缩小的能力和小型反向二极管的陡峭的精馏操作偏差为零。
捏造的传统过程向后二极管和脆弱的材料很难在亚微米尺寸和操作过程。相反,团队能够生长纳米晶体的直径150纳米的n型砷化铟锑化(n-InAs)和p型砷化镓(p-GaAsSb)隧道结结构所必需的反向二极管的特性。合成的纳米线反向二极管显示在传统肖特基势垒二极管的灵敏度的10倍。
在测试纳米线反向二极管微波频率为2.4 ghz,目前用于4 g LTE和wi - fi,灵敏度是700 kv / W,约11倍,传统的肖特基势垒二极管(60 kv / W)的敏感性。这项技术可以有效地将100 nw-class低功耗无线电波转化成电能,使微波转换释放到环境中从一个移动电话基站比以前可能超过10倍。这对应于10%的地区移动电话通信是可行的,研究小组说。
研究人员希望系统可以作为传感器的电源,并计划优化wave-collecting二极管和收音机天线的设计,同时为恒压增加功率控制。
光子学与metalenses
特拉华大学的研究人员设计了一个集成光子学平台利用一维metalens连同metasurfaces限制信息的损失。
metalens,光线集中在一个特定的方式,制作在硅基芯片编程与数以百计的微小空气槽,使平行光信号处理芯片内。
由于metasurfaces,高信号传输是可能小于1分贝损失在200 nm带宽。当他们分层三个metasurfaces一起,他们证明了傅里叶变换和分化的功能。
“这是第一篇论文使用低损耗metasurfaces集成光子学平台,“康师傅Gu说助理UD的电气和计算机工程教授。“我们的结构是宽带和低损耗,节能光通信的关键。”
新设备更轻和更小比传统设备的类型,研究小组说,它不需要手动调整镜头。“这只是更快比传统结构,“顾说。“仍然有很多技术挑战当你试图积极控制它们,但这是我们从一个新的平台和工作。”
团队认为潜在的应用在成像、遥感和量子信息处理,如芯片上转换光学、数学运算、光谱仪、以及神经网络。
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