«Они переживут любое устройство»
Добавлено: 2010-05-01, просмотров: 2593
ТЕКСТ: беседовала Александра Борисова ФОТО: nowpublic.com |
В недалеком будущем электронные приборы, работающие от аккумуляторов, станут более компактными, эффективными и долгоживущими. О новой разработке, позволяющей внедрять более эффективные накопители энергии, суперконденсаторы-ионисторы,
В век скоростей, мобильности и интенсивного ритма жизни
Возможно, такой альтернативой обычным батарейкам станут суперконденсаторы. Сейчас их использование технологически ограничено, однако ученым из Университета Дрекселя
– Чем отличаются суперконденсаторы от обычных конденсаторов?
– Суперконденсатор
Для сравнения, обычный конденсатор, состоящий из двух электродов в форме пластин
Сейчас ионисторы широко используются в мобильных телефонах и в компьютерах.
Когда вы быстро выводите ноутбук
Однако эти суперконденсаторы по ряду причин не могут заменить обычную литиевую батарейку. Их конструкция – или пластина в пластиковой упаковке, или цилиндр, упакованный в алюминий, которые затем припаиваются к интегральным схемам. Ограниченность использования ионисторов объясняется несколькими факторами. Во-первых, до сих пор не было создано технологий, которые позволяют напрямую встроить ионистор в микросхемы. Во-вторых, не удавалось довести их емкость до значений, конкурентоспособных в мире батарей.
– Какие принципиально новые технические решения были предложены вами?
В опубликованной в Science работе мы показали метод, который позволяет в два-три раза увеличить емкость конденсатора на единицу объема, что решает одну из заявленных проблем. Кроме того, мы разработали технологию создания ионисторов в виде пленки, которая может быть интегрирована на поверхность кремниевых подложек и встроена в таком виде в электронное устройство.
Схема формирования пористой углеродной пленки на поверхности карбида титана (А) и схему испытаний суперконденсатора, где оба электрода состоят из покрытий углерода на карбиде титана, который также является и токосъемником (В)//Юрий Гогоци
В принципе сам этот материал
В чем преимущество пленки перед порошком? При напылении порошка на подложку между его частичками остаются поры, попросту заполненные
Мы считаем, что наша работа закладывает новое направление, которое позволит использовать ионисторы более широко и эффективно, чем это делается сейчас. Ионисторы способны улучшить использование многих электронных приборов, так как обладают рядом серьезных преимуществ.
Во-первых, по сравнению с обычными батарейками они безапелляционно выигрывают по скорости зарядки.
Во-вторых, срок жизни ионисторов почти неограничен: они выдерживают сотни, тысячи и даже миллионы циклов работы. То есть в отличие от батареек их не нужно заменять – они сами переживут любое устройство. Собственно, это одна из причин, по которым ионисторы менее известны
В-третьих, они обладают гораздо большей плотностью мощности, которая позволяет тронуть с места и быстро разогнать электромобиль, послать мощный радиосигнал или приложить максимальное усилие к электрической отвертке или дрели.
Есть у них и очевидные недостатки: у них заметно меньше плотность запасенной энергии. Если оснастить прибор одним лишь ионистором, время его работы будет очень коротким. Например, его может хватить лишь на несколько минут разговора по мобильному телефону. Но зато они полностью отдают заряд, то есть способны зарядиться от почти севшей батарейки и эффективно отдать энергию, которая в батарейке была уже
– Какова стоимость производства ионисторов?
– Что касается стоимости технологии ионисторов, она недорогая. Из материалов необходим углерод, алюминий для токосъемников и какой-то электролит. Им может быть хоть соленая вода, как и в других обычных приборах, или органические электролиты, которые могут давать большую плотность энергии. То есть фундаментально в этой технологии нет ничего дорогого – ни редких металлов
– Расскажите о своей научной карьере
– Я закончил инженерно–физический факультет Киевского политехнического института в 1984 году и там же защитил кандидатскую диссертацию по физической химии в 1986. Докторскую диссертацию я делал в Институте проблем материаловедения
Авторы работы Патрис Симон (слева) и Юрий Гогоци (справа) во время конференции по суперконденсаторам в Нанте, Франция (2009)//Юрий Гогоци
Я поддерживаю научные связи с моими коллегами в Киеве, как и с коллегами по всему миру. Наука вообще по сути интернациональна. Например, работа по ионисторам сделана в сотрудничестве с коллегами из Франции. Сейчас у меня в группе работает студентка из Московского государственного университета, с факультета наук о материалах, который возглавляет замечательный специалист и настоящий научный лидер академик Юрий Третьяков. Коллеги из Киева также приезжают сюда на работу и в аспирантуру. Продолжается и сотрудничество с Центром материаловедения, ИПМ и Киевским политехническим институтом
– Как вы оцениваете состояние науки на Украине?
– Я бы сказал, что на Украине ситуация сейчас даже хуже, чем в России. России во многом помогли пережить трудные времена соросовские гранты 90-х годов, а Украина отказалась от них. Возможно, поэтому в России сохранилось больше групп, где ученые продолжают работать на мировом уровне. На Украине такие группы также есть, но их меньше.
Особенная ситуация сложилась с материаловедением. Эта отрасль исторически работала на советский военно-промышленный комплекс, поэтому после распада СССР здесь настали особенно тяжелые времена. Возникло полностью потерянное поколение: кто-то уехал за границу, кто-то совсем бросил науку. Когда я приезжал в родной институт в середине 90-х годов, я и коллеги моего возраста были самыми молодыми: новые люди не приходили.
Сейчас ситуация меняется. Снова появились студенты, аспиранты, заметен повышенный интерес к науке. Но все еще необходим длительный процесс, чтобы восстановить утраченное.
А академическая система в Украине очень косная, очень устаревшая.
За 20 лет в ней слишком мало изменилось. Украинской науке нужны свежие силы, нужны другие взгляды на организацию научной деятельности. Украинская наука должна интегрироваться в мировую науку. Нужно отказаться от идей печатать научные журналы на украинском языке: это бессмысленно. Нужно больше уделять внимание англоязычной литературе и издавать на Украине англоязычные журналы, которые будут доступны мировой научной общественности. Кроме того, сейчас очень мало людей возвращается назад после работы за рубежом. Если бы была создана система привлечения таких кадров, их опыт был бы бесценным для организации новых научных школ, укрепления связи с международными научными центрами и повышения общего уровня науки.
Будущее украинской науки, мне кажется, всецело зависит сейчас от скорости ее интеграции в мировую науку и перестройки самой системы. Важную роль в этом играет и правительство, и то, как новый президент оценит важность развития научной сферы. Если эти идеи найдут отклик – опыт Китая показывает, что правильная политика и достаточные инвестиции вполне могут за довольно короткое время существенно повысить научный уровень страны и ее конкурентоспособность на мировом рынке.
Источник: Газета.РУ