برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

ذخیره ی صاعقه در شیشه برای استفاده به عنوان تغذیه ی قابل حمل


پژوهش گران علم مواد در دانشگاه پن استیت از بالاترین قدرت شكست شناخته شده برای شیشه ی حجیم كه تاكنون اندازه گرفته شده است، خبر دادند. قدرت شكست همراه با ثابت دی الكتریك معین می كنند چه مقدار انرژی می تواند در یك ماده ی عایقی قبل از وقوع شكست و هدایت الكتریسیته، ذخیره شود.

یك شیشه ی حجیم با قدرت شكست بالا و ثابت دی الكتریك بزرگ می تواند گزینه ای ایده آل برای نسل بعدی خازن های دارای توانایی ذخیره ی چگالی انرژی بالا باشد تا خودروهای الكتریكی كارآمدتر را همانند سایر لوازم قابل حمل تغذیه كند.

بالاترین قدرت شكست عایقی برای شیشه های حجیم معمولا در محدوده ی 4 تا 9 مگاولت بر سانتی متر است. قدرت شكست برای نمونه های آزمایش شده در محدوده ی 12 مگاولت بر سانتی متر بود كه همراه با گذردهی نسبی بالا، در مقایسه با چگالی انرژی 10 ژول بر سانتی متر مكعب برای پلی پروپلن (متداول ترین عایق در لوازم با تغذیه ی ضربه ای) منجر به چگالی انرژی 35 ژول بر سانتی متر مكعب شد.

نیك اسمیت، دانشجوی دكترای علوم مواد و مهندسی در پن استیت، گفت: "برای یك شیشه ی حجیم، این امر غیرعادی است." اسمیت از نمونه های شیشه ی تجاری به ضخامت 50 میكرون استفاده كرد كه اسمیت آن ها را برای آزمایش در اسید هیدروفلوریك قرار داد تا زمانی كه نمونه ها به ضخامت 10 تا 20 میكرون رسیدند. شیشه ی به دست آمده بسیار نازك بود و مانند یك تكه فیلم پلاستیكی قابل انعطاف بود. با این میزان حساسیت این شیشه می تواند در اثر بد به كار بردن، خرد شود. هر چه این شیشه نازك تر باشد قبل از این كه دچار شكست شود میدان الكتریكی بیشتری می توان به آن اعمال كرد.

شیشه ی خورده شده توسط اسید، برای آزمایش در یك سیال پلیمر قرار داده شد و ولتاژهایی تا 30000 ولت به آن اعمال شد. زمانی كه به نقطه ی شكست رسید، الكتریسیته بطور ناگهانی همراه با درخشش و صدای بلند در شیشه جریان یافت كه مانند صاعقه ای بود كه در هوا هدایت می شود. سیال پلیمر برای جلوگیری از صاعقه به كار رفت. در هر مورد، شكست در حدود 40 تا 80 ثانیه رخ داد.

شیشه ی حجیم در یك شیشه ی بوروآلومینوسیلیكیت باریم عاری از قلیایی آزمایش شد كه به صورت انبوه برای صفحه نمایش های تخت و بسته بندی میكروالكترونیكی تولید می شود. توانایی ذخیره ی انرژی بالای آن به اتم های باریم با توانایی قطبی شدن بالا بستگی دارد كه منجر به بهبود ثابت دی الكتریك و تولید تركیبی عاری از قلیا می شود كه مانع تلف شدن انرژی می گردد. شاخص دیگر نیز كیفیت تقریبا بدون كاستی شیشه است. این فرآیند ویژه كه برای تولید این شیشه به كار رفت منجر به تولید ماده ای بی نقص تر شد كه به ویژه بر روی سطح، مقاومت در برابر شكست را بهبود می بخشد. ورق های با ضخامت 30 میكرون از شیشه كه انتظار می رود در آینده ی نزدیك به بازار عرضه شود، احتمالا قدرت شكست بالاتری نسبت به شیشه ی خورده شده توسط اسید خواهند داشت. اسمیت گفت: "این امر بازار جدیدی را به روی شیشه خواهد گشود. ما همواره به دنبال سودمندی های جدیدی در شیشه هستیم. به طور ایده آل، تولید تبدیل به یك هدف خواهد شد جایی كه می توان ورق را در هر اندازه برای خازن در هر اندازه ای ساخت."

مایكل لاناگان، از نویسندگان این گزارش، اشاره می كند كه چالش های مهندسی با افزایش مقیاس از خازن های كوچك آزمایشی تا مدل های آماده ی تولید تجاری باقی می مانند. لاناگان گفت: "با افزایش حجم مقداری از چگالی انرژی از بین می رود."

علاوه بر اسمیت، سایر نویسندگان شامل بدری رانگاراجان، دانشجوی فارغ التحصیل علوم مهندسی و مكانیك، مایكل لاناگان، استادیار علوم مهندسی و مكانیك و كارلو جی پانتانو، استاد برجسته ی علوم مواد و مهندسی، می شود.

این پژوهش از طرف اداره ی پژوهشی نیروی دریایی، موسسه ی پژوهش مواد دانشگاه پنسیلوانیا، انجمن علوم ملی، مركز فن آوری های اپتیكی و علوم مواد Bayer حمایت شد.



صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :