Stanfordi Ülikooli teadlased valmistasid läbipaistva patarei. Uus seade on viimane puuduv komponent kileekraanide ja muude läbipaistvate seadmete valmistamisel.
Pildiloleva liitium-ioon patarei arenenumad järeltulijad võivad saada toiteallikaks läbipaistvatele kaasaskantavatele elektroonikaseadmetele.
Tööd juhtinud Stanfordi materjaliteadlase professor Yi Cui sõnul pälvib patareide energiatiheduse ja töötsükli kestvuse arendamine palju tähelepanu, ent nende väline ilme on unarusse jäetud. Teadlased on varem valmistanud läbipaistvaid transistore ja üksikuid ekraanide komponente, ent mitte patareisid. Mõningaid uute patareide komponente on lihtsam läbipaistvaks teha kui teisi. Elektroodid on keerulisimad, ütleb Cui. Üks viis elektroodide nähtavust vähendada on need teha võimalikult õhukesed, ligikaudu 100 nm (nanomeeter, 10-9 m) paksused. Õhuke elektrood aga ei suuda kasulikkuse piires piisavalt energiat mahutada. Alternatiivne lähenemine seisneb elektroodide paigutamises nii, et inimsilm ei ole võimeline neid eristama. Sellelgi juhul tuleb leida tasakaal nähtavuse ja parktilisuse vahel. Elektroodidel kasutatud materjali hulk mõjutab otseselt energia mahutamise suutlikkust. Cui välja töötatud patarei põhineb võrk-elektroodil, mille võrgu sihid on ligi 50 mikromeetri laiused. Nii väikeseid osiseid inimese silm praktiliselt ei näe. Võrgu silmad patarei materjale ei sisalda. Võrkelektroodide tootmine on keeruline, sest tavaliselt sarnaste seadmete valmistamise juures kasutatavates tehnikates sisalduvad keemilised protsessid kahjustaksid õhukese patarei alusmaterjale. Stanfordi töörühm rakendas selle asemel suhteliselt lihtsamat meetodit. Esimeseks sammuks patarei valmistamisel on litograafia abil räniplaadile vormi valmistamine. Seejärel valatakse vormile vedelat läbipaistvat pehmet polümeer nimega PDMS (loe siit). Polümeeri tahenedes eraldatakse see vormilt. Tahkesse polümeersesse lehte freesitakse seejärel võrgustruktuur. Järgnevalt tilgutatakse võrestikule elektroodide materjali lahus. Pindpinevuse tõttu katavad tilgad kõik võrgu sihid. Kasutatavad materjalid sisalduvad ka laiatarbe liitium-ioon patareides. Patarei valmistamise viimases etapis pannakse kahe elektroodi vahele läbipaistvat elektrolüütgeeli. Viimistlemiseks mähitakse toorik kaitsvasse kilesse. Valmistatud prototüüpe kasutati kilepatareide sees olevate LED-ide läitmiseks. Cui sõnul on uued patareid suutelised talletama poole võrra vähem energiat kui sarnased mitteläbipaistvad patareid. Paksemad elektroodid salvestakisd rohkem energiat, ent nendest paistaks vähem valgust läbi. Seni on prototüübid suutelised talletama 20 vatt-tundi energiat iga mahuliitri kohta, mis on ligikaudu sarnane nikkel-kaadium patareidele. Cui arvates on energiatiheduse näitajad võimalik parandada elektroodide vahelise elektrolüütgeeli kihi paksuse vähendamise ja elektroodide valmistamise vormi kanalite süvendamise kaudu. Üks viis rohkema energia talletamiseks on mitmete patareide üksteise peale kuhjamine nii, et võrgu sihid oleksid kattuvad. Siiani on valmistatud elektroode laiusega 2.54 cm. Cui sõnul ei ole laiemate elementide valmistamine probleem. Allikas: TechnologyReview
Leave a Reply