المفتاح هو MXene، أ مادة ثنائية الأبعاد يتكون من جزأين: هيدروجيل (جل يحتوي على مكون مائي سائل) ومعدن أكسيد. إنها كثيفة من الناحية الهيكلية بما يكفي لحماية الإشعاع وتصفية المياه، كما أظهر فريق البحث في دريكسيل في عام 2011. ولكنها أيضًا موصلة للغاية، مما يجعلها مرشحًا جيدًا لها أغشية البطارية.
مقاطع الفيديو الموصى بها
وهذا بفضل التركيب الكيميائي لـ MXene، الذي يعمل على تحسين تدفق الدم الأقطاب الكهربائية — الأماكن التي يتم فيها تخزين الطاقة في البطاريات للشحن — من خلالها. البطاريات تحمل الأيونات في منافذ تسمى "مواقع الأكسدة والاختزال النشطة" لاحتواء الشحنة، ويتناسب عدد المنافذ التي تحتوي عليها البطارية بشكل مباشر مع مقدار الشحن الذي يمكنها الاحتفاظ به.
على عكس أغشية البطاريات الموجودة اليوم، والتي لديها مسارات محدودة للأيونات للوصول إلى المنافذ، يقوم MXene بإنشاء مسارات متعددة لتنتقل الأيونات عبرها. وتساعد الموصلية العالية الطبيعية لـ MXene على تحريك الأيونات بسرعة، مما يزيد من معدل إعادة الشحن الفعال.
"في البطاريات التقليدية [...] يكون للأيونات مسار معذب نحو منافذ تخزين الشحن، الأمر الذي لا يؤدي إلى إبطاء كل شيء فحسب، بل يبطئ أيضًا "يخلق وضعًا يصل فيه عدد قليل جدًا من الأيونات فعليًا إلى وجهتها بمعدلات شحن سريعة،" ماريا لوكاتسكايا، باحثة في فريق البحث فريق، قال. "ستكون بنية القطب الكهربائي المثالية بمثابة شيء مثل انتقال الأيونات إلى الموانئ عبر" الطرق السريعة "متعددة الحارات وعالية السرعة، بدلاً من اتباع طرق ذات حارة واحدة. ويحقق تصميم القطب الكهربائي ذو المسام الكبيرة هذا الهدف، والذي يسمح بالشحن السريع – في غضون بضع ثوانٍ أو أقل.
قد تكون النتيجة النهائية هي بطارية تستغرق "عشرات المللي ثانية" فقط لإعادة شحنها بالكامل بدلاً من دقائق أو ساعات. وقال يوري جوجوتسي، أستاذ علوم وهندسة المواد، إن تطبيق MXene في العالم الحقيقي يمكن أن يؤدي إلى تحسين بطاريات الكمبيوتر المحمول و سيارة كهربائية البطاريات. وقال: "إذا بدأنا باستخدام مواد منخفضة الأبعاد وموصلة إلكترونيًا كأقطاب كهربائية للبطارية، فيمكننا جعل البطاريات تعمل بشكل أسرع بكثير مما هي عليه اليوم". "في النهاية، تقدير هذه الحقيقة سيقودنا إلى بطاريات السيارات والكمبيوتر المحمول والهواتف المحمولة القادرة على الشحن بمعدلات أعلى بكثير - ثوانٍ أو دقائق بدلاً من ساعات."
إن Mxene ليس قابلاً للتطبيق تجاريًا حتى الآن - ويخمن Gogotsi أنه لا يزال أمامه ثلاث سنوات على الأقل قبل أن يشق طريقه إلى المنتجات المصنعة بكميات كبيرة مثل بطاريات الهاتف الخليوي. لكن الفريق ملتزم باستكشاف تطبيقات جديدة على المدى القريب.
توصيات المحررين
- قد لا يحتوي جهاز iPhone التالي على أي حواف. وهنا لماذا يمكن أن يكون ذلك مشكلة
- يمكن أن تحتوي شاشة Mac التالية على هذه الميزة العبقرية الجديدة
- إنه رسمي – هاتف Razr التالي من Motorola هو هاتف 2023 الذي لا أستطيع انتظاره
- يمكن أن تحتوي سيارتك التالية على TiVo مدمج
- يقدم iOS 16.5 ميزتين جديدتين ومثيرتين لجهاز iPhone الخاص بك
ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.
