Թերթի նոր տեսակը ունի էներգիա պահելու նշանակալից ունակություն, ինչպես գերհաղորդիչները: Այն մշակվել է Շվեդիայի Լինկոպինգի օրգանական էլեկտրոնիկայի համալսարանի լաբորատորիայի հետազոտողների կողմից, և, ինչպես ասում են, թուղթը ներուժ ունի բացելու վերականգնվող էներգիայի նոր գլուխ:
Այսպես կոչված «էներգետիկ թուղթ» -ը պատրաստված էր ցելյուլոզային մանրաթելերից, որոնք ենթարկվում էին բարձր ճնշման ջրի, մինչև դրանք չվերածվեն մանրաթելերի տրամագծով 20 նանոմետր: Այնուհետև այս մանրաթելերը պատված էին էլեկտրական լիցքավորված պոլիմերի հետ, որից հետո դրանք ձևավորվել են թերթիկի մեջ:
Սա նոր անհրաժեշտ արտադրանք է աշխարհում, որտեղ վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների ավելի լայն օգտագործումը պահանջում է էներգախնայողության նոր մեթոդներ ՝ անկախ տարվա տարուց և թե որքան օր է քամոտ, արևոտ կամ ամպամած օր:
Յուրաքանչյուր թերթ, 15 սանտիմետր տրամագծով և միլիմետր հաստությամբ մի քանի տասներորդը, կարող է նույնքան էներգիա խնայել, որքան ներկայումս գերտաքացուցիչները շուկայում: Նյութը կարող է հարյուր անգամ լիցքավորվել, և յուրաքանչյուր լիցքավորում տևում է ընդամենը մի քանի վայրկյան:
Երբ բջջանյութի մանրաթելերը ջրի լուծույթում են, դրանց վրա ավելացվում է էլեկտրական լիցքավորված պոլիմեր (PEDOT: PSS) ՝ նաև ջրային լուծույթի տեսքով: Այնուհետև պոլիմերը կազմում է բարակ թաղանթ մանրաթելերի շուրջ:
«Ծածկված մանրաթելերը միահյուսված են, և դրանց միջև ընկած տարածություններում հեղուկը գործում է որպես էլեկտրոլիտ», - բացատրում է դոկտորանտ Jesեսպեր Էդբերգը, ով փորձարկումներ էր իրականացնում այլ հետազոտողների հետ:
«Բարակ ֆիլմերը, որոնք գործում են որպես կոնդենսատոր, գոյություն ունեն որոշ ժամանակ: Այն, ինչ մենք արեցինք, երեք մասի նյութեր էին արտադրում », - բացատրում է օրգանական էլեկտրոնիկայի պրոֆեսոր և հետազոտական հոդվածի համահեղինակ Խավիեր Քրիսփինը:
Թուղթը անջրանցիկ է և ստեղծվել է առանց վտանգավոր քիմիական նյութերի կամ նյութերի օգտագործման:
Էներգետիկ թղթի նյութը մի փոքր նման է պլաստիկ թղթի: Հետազոտողները որոշեցին զվարճանալ և օրիգամիի մեկ թերթիկից պատրաստել կարապ, որը, ի դեպ, գաղափար է տվել նյութի ամրության մասին:
Հետագայում իրենց էներգետիկ թուղթը զարգացնելու համար հետազոտողները միավորվել են նաև Թագավորական տեխնոլոգիական ինստիտուտի KTH- ի, Շվեդիայի գիտահետազոտական ինստիտուտի «Ինվենտիայի», Դանիայի տեխնիկական համալսարանի և Կենտուկիի համալսարանի հետ:
Էներգետիկ թուղթն այժմ կոտրել է չորս համաշխարհային ռեկորդներ ՝ օրգանական էլեկտրոնիկայում ամենաբարձր լիցքը և հզորությունը, օրգանական հաղորդիչի ամենաբարձր չափված հոսանքը, բարձրագույն ուժը միաժամանակ անցկացնող իոններ և էլեկտրոններ, և տրանզիստորի մեջ առավելագույն ակտիվ ինտերէլեկտրոդի հաղորդունակությունը:
Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Advanced Science ամսագրում:
Ի՞նչ հաջորդ Էներգետիկ թղթի զանգվածային արտադրության մեթոդի ստեղծում: Հետազոտողները պարզապես ստացել են ֆինանսավորում `արտադրական ձեռնարկություն մշակելու համար, որը կարտադրի նյութեր:
Մեկնաբանություն թողնելու համար հարկավոր է գրանցվել:
Ինչպե՞ս է աշխատում թղթե մարտկոցը:
Էլեկտրոնները, որոնք արտադրվում են, երբ բակտերիաները էներգիա են առաջացնում, անցնում են բջջային մեմբրանով: Արդյունքում ստացված էներգիան կարող է օգտագործվել մարտկոցը լիցքավորելու համար արտաքին էլեկտրոդների միջոցով:
Թղթե մարտկոցը ակտիվացնելու համար գիտնականները օգտագործել են ջուր կամ ջրի վրա հիմնված այլ հեղուկ: Հեղուկ միջավայրում լինելուց հետո մանրէները դառնում են ակտիվ և սկսում են արտադրել էներգիա, ինչը բավարար է սննդի համար, օրինակ, թվային հաշվիչ:
Որպես փորձերի մաս պարզվեց թթվածնի ազդեցությունը «բակտերիալ» ուժային սարքի աշխատանքի վրա: Թթվածինը հեշտությամբ անցնում է թղթի միջով և կարող է պարունակել բակտերիաների արտադրած էլեկտրոններ: Իշտ է, թթվածինը փոքր-ինչ նվազեցնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը, բայց այդ ազդեցությունը նվազագույն է:
Թղթե մարտկոցը մեկանգամյա օգտագործման արտադրանք է: Այս պահին ստեղծվել է նախատիպ, որի պահպանման ժամկետը մոտ չորս ամիս է: Գիտնականները շարունակում են աշխատել պայմանների վրա `արդյունավետությունը բարձրացնելու և պահեստավորման ավելի երկար ժամանակահատվածները ապահովելու համար:
Գործնական կիրառությունների մեծ մասի համար անհրաժեշտ է ավելացնել նաև թղթե մարտկոցների հզորությունը մոտ 1000 անգամ: Դա ձեռք է բերվում թղթային էներգիայի մի քանի աղբյուրների զուգահեռ կուտակելով և միացմամբ:
Մինչդեռ, գյուտարարներն արդեն դիմել են արտոնագրային հայտ և որոնում են ներդրողներին ՝ ապրանքը գովազդելու համար:
Թղթի էլեկտրամատակարարման անհրաժեշտությունը
Աշխարհի հեռավոր տարածքներում, որտեղ էներգետիկ ռեսուրսները սահմանափակ են, ամենօրյա առարկաները `էլեկտրական վարդակներ և մարտկոցներ, օգտագործողների համար շքեղություն են:
Նման շրջաններում բուժաշխատողները հաճախ էլեկտրականություն չունեն ուժային ախտորոշիչ սարքերի համար: Միևնույն ժամանակ, դասական մարտկոցները հաճախ անհասանելի են կամ թանկ են չափազանց թանկ:
Նման տարածաշրջանների համար անհրաժեշտ է, որ նոր էներգիայի աղբյուրները անհապաղ անհրաժեշտ լինեն `էժան և դյուրակիր: Մարտկոցների նոր տիպի `թղթի գյուտը, որը սնուցվում է մանրէների միջոցով, առկա խնդիրները լուծելու տարբերակ է:
Թուղթն ունի յուրահատուկ հատկություններ ՝ հանդես գալով որպես բիոզենսորների արտադրության նյութ: Այն էժան, մեկանգամյա օգտագործման համար գործնական նյութ է, որն ունի մեծ մակերես:
Առևտրային դասական մարտկոցները չափազանց էներգիայով և թանկ են: Էլեկտրաէներգիայի աղբյուրի այս տեսակը չի կարող ինտեգրվել թղթե սուբստրադների: Հետևաբար, լավագույն լուծումը կենսաբալոնն է: