Технологии Исследователи из Стэнфордского университета разработали полностью прозрачную батарею - последний недостающий компонент для производства прозрачных дисплеев и других электронных устройств.
Впервые, как говорит профессор материаловедения из Стэнфордского университета, ведущий автор исследования Йи Цуи (Yi Cui), ученые обратились к эстетической составляющей при своих разработках, так как основными целями исследований обычно были создание батарей, хранящих как можно большее количество энергии длительное время.
Ранее с прозрачностью исследователи экспериментировали на транзисторах и компонентах, используемых для управления дисплеем. Но, как отмечает Цуи, невозможно сделать гаджет прозрачным, если не научиться создавать таковым батарею.
Одни компоненты батареи сделать прозрачными легче, другие - труднее. Самая сложная часть - электроды. Одним из решений является создание ультратонкого электрода, толщиной около 100 нанометров. Но тонкие электроды, как правило, не могут хранить достаточного количества энергии, чтобы быть в то же самое время и полезными.
Другой метод - создание электрода в виде сетки, особенностью которого также является невидимость для человеческого глаза.
Стэнфордская группа ученых прибегла к относительно простому методу, при котором прозрачная сеть электродов удерживается внутри полимера под названием PDMS.
Лекало кремниевой пластины ученые создали с помощью методов литографии. Залив жидкий полимер PDMS сверху пластины, укрепили его и сняли лекало. Лист PDMS был выгравирован сеткой узких каналов. Затем они покрыли поверхность PDMS электродными материалами, пока они не заполнили все каналы сетки. При создании электродов, исследователи использовали материалы стандартных литий-ионных батарей.
Чтобы окончательно собрать батарею, последним штрихом, так сказать, ученые вставили чистый гель-электролит между двумя электродами, и поместили все это внутри защитной пластиковой упаковки.
Исследователи из Стэнфорда создали прототипы, и использовали их для питания светодиодной лампы, чей свет можно было увидеть сквозь саму батареи.
Цуи утверждает, что теоретически эти батареи в состоянии хранить примерно в два раза больше энергии, чем эквивалентных размеров непрозрачные аналоги. Они могут быть и толще и хранить большее количество энергии, но тогда меньшее количество света будет проходить сквозь них.
Пока прототипы, созданные в лабораториях Стэнфорда имеют плотность хранения энергии равную 20 ватт-часов на литр. Примерно столько же энергии у никель-кадмиевых батарей. Ученые рассчитывает улучшить этот показатель в частности за счет уменьшения толщины полимерной подложки, и углубляя каналы, содержащие электродный материал.
Еще одним способом хранения большего количества энергии без ущерба для прозрачности была бы укладка нескольких ячеек друг на друга таким образом, чтобы свет проходил через сетку электродов.
Пока группа ученых разработала электроды, которые составляют около дюйма (2,54 сантиметра) в ширину, но Цуи говорит, что они могут сделать материал гораздо больших размеров, а уже из него можно было бы "вырезать" аккумуляторы нужной величины.
