黑磷光电探测器;硅纳米纤维电极;dendrite-erasing电解质。
黑磷光电探测器
磷、高活性元素通常存在于火柴头,示踪子弹,和肥料,可以变成一个稳定的晶体结构被称为黑磷。在一项新的研究中,研究人员明尼苏达大学使用一个超薄黑磷电影20个原子厚来演示在纳米光学电路高速数据通信。
在团队的研究中,黑磷效率比同类设备使用光电探测器显示改善石墨烯和类似的设备由锗匹敌。作为奖励,黑磷和其他二维材料可以单独生长和转移到任何材料,使他们更比锗多才多艺。
高性能光电探测器使用几层黑磷原子(红色)感觉光波导(环保材料)。石墨烯(原子灰)还用于调优性能。(来源:明尼苏达大学科学与工程学院)
黑磷也有widely-tunable带隙变化取决于有多少层堆叠在一起,并能吸收光线的可见范围以及红外线。这很大程度上可调谐性使得黑磷独特的材料,可以用于各种各样的应用程序从化学传感光纤通信。
此外,黑磷是一种直接带半导体,所以它有可能有效的电信号转换成光。结合其高性能光电探测能力,黑磷也可以用来产生光的光路,使其为芯片上光学通信的一站式解决方案。
硅纳米纤维电极
研究人员加州大学开发了一个新颖的纸一样的材料锂离子电池。像海绵一样的硅纳米纤维组成的材料,比人类头发细100倍以上,潜在的增加了几倍的能量,可以交付每单位重量的电池。
传统生产的锂离子电池阳极是由使用铜箔涂以石墨、导电添加剂和聚合物粘结剂。研究人员怀疑石墨的性能已经几乎消耗殆尽,开始尝试与其他材料。他们专注于硅,一个特定的能力,或电荷每单位重量的电池、石墨的近10倍。
硅的问题是患有明显的体积膨胀,可迅速降低电池。硅纳米纤维结构由团队绕过这个问题,允许骑车数百次电池没有显著下降。
扫描电子显微镜的图像(a)二氧化硅纳米纤维干燥后,(b)二氧化硅纳米纤维在高放大(c)腐蚀后硅纳米纤维,和(d)硅纳米纤维在高放大。(来源:加州大学河滨分校)
纳米纤维是利用一种被称为电纺技术,即20000到40000辆福特电动车应用旋转鼓和喷嘴之间,发出一个解决方案主要由原硅酸四乙酯组成。然后他们被暴露于镁蒸汽产生像海绵一样的硅纤维结构。
未来研究者的工作包括实现硅纳米纤维锂离子电池成囊细胞格式。
Dendrite-erasing电解质
研究人员能源部的太平洋西北国家实验室发现了一个新的电解液的锂电池消除树突——微观pin-like纤维导致充电电池短路,同时也使电池具有高效和携带大量的电流。
预测石墨阳极峰值附近的能源容量,太平洋西北国家实验室研究团队又看看老可充电电池的设计。寻求开发一种电解质,可以很好地工作在电池高容量锂阳极,他们指出其他一些成功与高盐浓度和电解质决定使用大量的锂bis (fluorosulfonyl)酰亚胺盐他们考虑。电解质,他们加入了盐溶剂乙二醇二甲醚。
研究人员建立了一个循环测试细胞略小于四分之一。细胞用新的电解液和锂阳极。而不是树突增长,阳极开发了一个薄,相对光滑层没有短路电池的锂结节。1000年之后重复充电和放电周期,测试细胞保留98.4%的初始能量,同时携带4毫安的电流每平方厘米的面积。
两个扫描电子显微镜图像,说明传统的电解液会引起树突增长(左一),而太平洋西北国家实验室的新电解液而引起的增长平稳结节不短路电池(b)。(来源:太平洋西北国家实验室)
新电解液的高效anode-free电池也可以开门。电解质有超过99%的效率意味着创建一个只有一个电池的潜力-集电器,没有一个活跃的材料涂层,阳极。
电解液需要精炼之前准备好主流使用,然而。团队正在评估各种添加剂进一步加强他们的电解质锂电池使用可以达到超过99.9%的效率,采用商业所需的水平。他们也研究阴极材料将工作最好结合他们的新电解液。
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