Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Baterie, które można naładować w kilka sekund

Recommended Posts

Jeśli oświadczenia naukowców z MIT okażą się prawdą, w przyszłości będzie można naładować baterie w ciągu dosłownie kilku sekund. Zgodnie z doniesieniami opublikowanymi na łamach ScienCentralNews, badacze z tej uczelni opracowali nowy sposób wytwarzania baterii, które składają się z milionów nanorurek. Wewnątrz znajdują się kondensatory o żywotności dłuższej nawet od samej baterii.

Kondensatory utrzymują ładunek elektryczny dzięki dwóm metalicznym elektrodom. Pojemność kondensatorów jest wprost proporcjonalna do powierzchni elektrod. Zmniejszając więc tradycyjną baterię, zmniejszamy elektrody, a co za tym idzie, zmniejsza się pojemność całego układu.

Rozwiązaniem tego problemu okazują się nanorurki. Naukowcy pokryli elektrody milionami nanorurek powiększając ich powierzchnię.

Szef zespołu badawczego, Joel Schindall, powiedział: taka bateria może być ładowana wielokrotnie, prawdopodobnie setki tysięcy razy i może zostać załadowana w bardzo krótkim czasie. To kwestia sekund, a nie godzin.

Jego zdaniem nowa technologia zrewolucjonizuje przemysł urządzeń przenośnych, ale największy wpływ może wywrzeć na przemysł motoryzacyjny. Jeśli czas ładowania baterii samochodów będzie liczony w sekundach, elektryczne pojazdy mogą się upowszechnić.

Naukowcy z MIT uważają, że baterie z nanorurkami trafią na rynek w ciągu najbliższych pięciu lat.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z MIT opracowali kwantowy „ściskacz światła”, który redukuje szum kwantowy w laserach o 15%. To pierwszy taki system, który pracuje w temperaturze pokojowej. Dzięki temu możliwe będzie wyprodukowanie niewielkich przenośnych systemów, które będzie można dobudowywać do zestawów eksperymentalnych i przeprowadzać niezwykle precyzyjne pomiary laserowe tam, gdzie szum kwantowy jest obecnie poważnym ograniczeniem.
      Sercem nowego urządzenia jest niewielka wnęka optyczna znajdująca się w komorze próżniowej. We wnęce umieszczono dwa lustra, z których średnia jednego jest mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Większe lustro jest zamontowane na sztywno, mniejsze zaś znajduje się na ruchomym wsporniku przypominającym sprężynę. I to właśnie kształt i budowa tego drugiego, nanomechanicznego, lustra jest kluczem do pracy całości w temperaturze pokojowej. Wpadające do wnęki światło lasera odbija się pomiędzy lustrami. Powoduje ono, że mniejsze z luster, to na wsporniku zaczyna poruszać się w przód i w tył. Dzięki temu naukowcy mogą odpowiednio dobrać właściwości kwantowe promienia wychodzącego z wnęki.
      Światło lasera opuszczające wnękę zostaje ściśnięte, co pozwala na dokonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów, które mogą przydać się w obliczeniach kwantowych, kryptologii czy przy wykrywaniu fal grawitacyjnych.
      Najważniejszą cechą tego systemu jest to, że działa on w temperaturze pokojowej, a mimo to wciąż pozwala na dobieranie parametrów z dziedziny mechaniki kwantowej. To całkowicie zmienia reguły gry, gdyż teraz będzie można wykorzystać taki system nie tylko w naszym laboratorium, które posiada wielkie systemy kriogeniczne, ale w laboratoriach na całym świecie, mówi profesor Nergis Mavalvala, dyrektor wydziału fizyki w MIT.
      Lasery emitują uporządkowany strumień fotonów. Jednak w tym uporządkowaniu fotony mają pewną swobodę. Przez to pojawiają się kwantowe fluktuacje, tworzące niepożądany szum. Na przykład liczba fotonów, które w danym momencie docierają do celu, nie jest stała, a zmienia się wokół pewnej średniej w sposób, który jest trudny do przewidzenia. Również czas dotarcia konkretnych fotonów do celu nie jest stały.
      Obie te wartości, liczba fotonów i czas ich dotarcia do celu, decydują o tym, na ile precyzyjne są pomiary dokonywane za pomocą lasera. A z zasady nieoznaczoności Heisenberga wynika, że nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie pozycji (czasu) i pędu (liczby) fotonów.
      Naukowcy próbują radzić sobie z tym problemem poprzez tzw. kwantowe ściskanie. To teoretyczne założenie, że niepewność we właściwościach kwantowych lasera można przedstawić za pomocą teoretycznego okręgu. Idealny okrąg reprezentuje równą niepewność w stosunku do obu właściwości (czasu i liczby fotonów). Elipsa, czyli okrąg ściśnięty, oznacza, że dla jednej z właściwości niepewność jest mniejsza, dla drugiej większa.
      Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy realizują kwantowe ściskanie są systemy optomechaniczne, które wykorzystują lustra poruszające się pod wpływem światła lasera. Odpowiednio dobierając właściwości takich systemów naukowcy są w stanie ustanowić korelację pomiędzy obiema właściwościami kwantowymi, a co za tym idzie, zmniejszyć niepewność pomiaru i zredukować szum kwantowy.
      Dotychczas optomechaniczne ściskanie wymagało wielkich instalacji i warunków kriogenicznych. Działo się tak, gdyż w temperaturze pokojowej energia termiczna otaczająca system mogła mieć wpływ na jego działanie i wprowadzała szum termiczny, który był silniejszy od szumu kwantowego, jaki próbowano redukować. Dlatego też takie systemy pracowały w temperaturze zaledwie 10 kelwinów (-263,15 stopni Celsjusza). Tam gdzie potrzebna jest kriogenika, nie ma mowy o niewielkim przenośnym systemie. Jeśli bowiem urządzenie może pracować tylko w wielkiej zamrażarce, to nie możesz go z niej wyjąć i uruchomić poza nią, wyjaśnia Mavalvala.
      Dlatego też zespół z MIT pracujący pod kierunkiem Nancy Aggarval, postanowił zbudować system optomechaczniczny z ruchomym lustrem wykonanym z materiałów, które absorbują minimalne ilości energii cieplnej po to, by nie trzeba było takiego systemu chłodzić. Uczeni stworzyli bardzo małe lustro o średnicy 70 mikrometrów. Zbudowano je z naprzemiennie ułożonych warstw arsenku galu i arsenku galowo-aluminowego. Oba te materiały mają wysoce uporządkowaną strukturę atomową, która zapobiega utratom ciepła. Materiały nieuporządkowane łatwo tracą energię, gdyż w ich strukturze znajduje się wiele miejsc, gdzie elektrony mogą się odbijać i zderzać. W bardziej uporządkowanych materiałach jest mniej takich miejsc, wyjaśnia Aggarwal.
      Wspomniane wielowarstwowe lustro zawieszono na wsporniku o długości 55 mikrometrów. Całości nadano taki kształt, by absorbowała jak najmniej energii termicznej. System przetestowano na Louisiana State University. Dzięki niemu naukowcy byli w stanie określić kwantowe fluktuacje liczby fotonów względem czasu ich przybycia do lustra. Pozwoliło im to na zredukowanie szumu o 15% i uzyskanie bardziej precyzyjnego „ściśniętego” promienia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Parkując samochód na zewnątrz, zwłaszcza w okolicy, gdzie występują wiewiórki, warto od czasu do czasu zapobiegawczo zajrzeć pod maskę. Przekonała się o tym Holly Persic z Pensylwanii, która wybrawszy się autem do biblioteki, poczuła swąd spalenizny i miała wrażenie, że SUV wydaje dziwne dźwięki. Kobieta zadzwoniła do męża, który poradził jej, by zajrzała pod maskę. Okazało się, że w środku znajduje się cała masa orzechów czarnych i trawy - jednym słowem, wiewiórcze zapasy na zimę.
      Wyjęcie ponad 200 orzechów zajęło prawie godzinę. Później małżonkowie pojechali do warsztatu. Tam po rozmontowaniu podwozia udało się wyjąć resztę orzechów (dobre pół wiaderka). Te, które leżały na bloku cylindrów, były czarne i miały charakterystyczną woń spalenizny - opowiada Chris Persic. Na szczęście nie doszło do jakichś poważniejszych uszkodzeń.
      Skarb spod maski wyjaśnił, co się stało z orzechami, które spadły z dużego drzewa. Na ziemi nie pozostało ich za dużo, a Chris zachodził ostatnio w głowę, gdzie się podziały...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naturalne drgania samochodu sprawiają, że ludzie stają się coraz bardziej senni. Wpływa to na koncentrację i czujność już po kwadransie za kierownicą.
      Zważywszy, że ok. 20% śmiertelnych wypadków ma związek ze zmęczeniem kierowcy, naukowcy z RMIT University w Melbourne liczą, że ich wyniki zostaną wykorzystane przez producentów samochodów do opracowania foteli wspomagających czujność.
      Prof. Stephen Robinson podkreśla, że dotąd nie rozumiano dokładnie wpływu drgań na kierowców (coraz więcej dowodów wskazywało jednak, że wibracje przyczyniają się do senności).
      Odkryliśmy, że delikatne drgania fotela podczas jazdy usypiają mózg i ciało. Nasze badanie pokazuje, że stałe wibracje o niskiej częstotliwości, czyli takie, jakich doświadczamy, prowadząc samochód czy ciężarówkę, stopniowo powodują senność nawet u osób, które są wypoczęte i zdrowe. Po 15 min [...] senność zaczyna działać. Po 30 min ma już znaczący wpływ na zdolność zachowania koncentracji i czujności.
      W eksperymentach Robinsona i prof. Mohammada Farda wzięło udział 15 ochotników. Przechodzili oni symulację monotonnej jazdy po 2-pasmowej autostradzie. Symulator ustawiano na platformie, która może drgać z różną częstotliwością. Badani przechodzili 2 testy. Raz częstotliwość drgań była niska (4-7 Hz), a raz drgań w ogóle nie było.
      Zmęczenie wywoływane przez drgania psychologicznie i fizjologicznie utrudnia wykonanie zadań, dlatego układ nerwowy musi to kompensować (pojawiają się np. zmiany tętna). Badając zmienność rytmu zatokowego (ang. heart rate variability, HRV), naukowcy mogli więc obiektywnie zmierzyć, jak bardzo ktoś czuł się senny w danym momencie godzinnego testu.
      Okazało się, że objawy senności pojawiają się w ciągu kwadransa. Po 30 min senność jest już znacząca (trzeba sporego wysiłku, by podtrzymać czujność i formę poznawczą). Zmęczenie narasta przez godzinę, osiągając szczyt po 60 min.
      Fard podkreśla, że dzięki większej próbie w przyszłości powinno się udać określić, jak wiek może wpływać na czyjąś podatność na senność wywołaną drganiami. Interesują nas też potencjalne oddziaływania problemów zdrowotnych, np. bezdechu sennego.
      Nasze badania sugerują także, że drgania w pewnych częstotliwościach mają odwrotne działanie i mogą podtrzymywać czujność. Chcemy więc przetestować większy zakres częstotliwości [...].

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W temperaturze 71 stopni Celsjusza można usmażyć jajko, giną bakterie salmonelli, a człowiek doświadcza oparzeń trzeciego stopnia. Taką właśnie temperaturę może osiągnąć deska rozdzielcza samochodu zaparkowanego w pełnym słońcu. Dwuletnie dziecko pozostawione w takim samochodzie może umrzeć w ciągu godziny.
      Badacze z Arizona State University i University of California San Diego przeprowadzili badania, w ramach których porównywali, jak różna typy samochodów nagrzewają się podczas letnich dni pozostawione w miejscach o różnym stopniu nasłonecznienia i zacienienia. Przeprowadzono też symulację wpływu temperatur w samochodach na pozostawione w nich 2=-letnie dziecko.
      Nasze badanie nie tylko pokazało nam różnice temperatury w samochodach pozostawionych w cieniu i na słońcu, ale wykazało również, że małe dziecko może umrzeć nawet, jeśli samochód, w którym je zostawiliśmy, będzie zaparkowany w cieniu, mówi profesor klimatologii Nancy Selover z Arizona State University. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych umiera średnio 37 dzieci pozostawionych w samochodach.
      Podczas badań wykorzystano dwa identyczne srebrne sedany średniej wielkości, dwa identyczne srebrne małe samochody osobowe i dwa identyczne srebrne miniwany. Podczas gorących letnich dni samochody były parkowane w różnych miejscach i przez różny czas były zacienione i ogrzewane bezpośrednio padającymi promieniami słonecznymi. Badacze o różnych porach dnia mierzyli temperaturę wewnątrz kabiny oraz temperatury na powierzchni różnych elementów pojazdów.
      Okazało się, że w samochodzie zaparkowanym w pełnym słońcu, gdy temperatura na zewnątrz wynosi 37,7 stopnia Celsjusza, po godzinie temperatura w kabinie sięga średnio 46,6 stopnia Celsjusza, temperatura deski rozdzielczej to 69,4 stopnia, temperatura kierownicy to 52,7 stopnia, a temperatura foteli wyniosła 50,5 stopnia. Jeśli samochód zaparkowany był w cieniu, temperatura kabiny była podobna do temperatury otoczenia, deska rozdzielcza rozgrzewała się do 47,7 stopnia, kierownica do 41,6 stopnia,a temperatura siedzeń po godzinie wynosiła 40,5 stopnia Celsjusza. Jak można się było spodziewać, mniejsze samochody nagrzewały się szybciej niż większe.
      Każdy z nas zetknął się z sytuacją, gdy wracał do zaparkowanego samochodu i ledwie mógł dotknąć kierownicy. Wyobraźcie sobie jak to jest być dzieckiem uwięzionym na siedzeniu. A gdy w samochodzie znajduje się człowiek, to oddychając zwiększa wilgotność we wnętrzu pojazdu. Im większa wilgotność, tym organizm trudniej się chłodzi, gdyż pot wolniej odparowuje, mówi Selover.
      O tym, na ile wysoka temperatura jest dla nas śmiertelna, decyduje nasz wiek, waga, stan zdrowia, ubranie i inne czynniki. Nauka nie jest w stanie jednoznacznie przewidzieć, kiedy dziecko dozna udaru cieplnego, jednak większość udarów u dzieci ma miejsce, gdy temperatura organizmu przez dłuższy czas przekracza 40 stopni Celsjusza. Na potrzeby badań użyto cyfrowego modelu temperatury ciała 2-letniego chłopca. Badacze symulowali, co się stanie, jeśli dziecko zostanie zamknięte na godzinę w samochodzie zaparkowanym w pełnym słońcu i na dwie godziny w samochodzie zaparkowanym w cieniu.
      Symulacje wykazały, że w każdym przypadku dochodzi do hipertermii i udaru cieplnego, a uszkodzenia organów wewnętrznych mają miejsce w temperaturach poniżej 40 stopni Celsjusza. Część osób, które w rzeczywistości przeżyły udar cieplny doświadczyła stałych uszkodzeń mózgu i organów wewnętrznych.
      Gene Brewer, profesor psychologii, który nie brał udziału w powyższych badaniach, mówi, że zapomnienie dziecka w samochodzie może przydarzyć się każdemu. Brewer, który specjalizuje się w procesach pamięciowych, był ekspertem w sprawie przeciwko rodzicom, których dziecko zmarło pozostawione w samochodzie. Często w takich przypadkach mamy do czynienia z roztargnieniem rodziców. Kłopoty z pamięcią to poważna sprawa i mogą dotknąć każdego, niezależnie od wieku, płci, pochodzenia, osobowości, klasy społecznej czy innych cech. Z funkcjonalnego punktu widzenia nie ma dużej różnicy pomiędzy zapomnieniem kluczy, a zapomnieniem dziecka w samochodzie, mówi uczony.
      Większość ludzi oddaje się codziennie tym samym rutynowym czynnościom. Tą samą drogą jeżdżą do pracy, wiozą dziecko do tego maego przedszkola, pozostawiają kluczyki od samochodu w tym samym miejscu. Czynności te nie wymagają myślenia. Jeśli rutyna ta zostanie przerwana przez jakieś wydarzenie, na przykład telefon od szefa czy zmianę dni odwożenia dziecka do przedszkola, może dojść do zaburzeń pamięci. Takie zaburzenia nie mają nic wspólnego z dzieckiem. Zdarzają się one, gdyż czyjś mózg musiał pomyśleć o czymś innym i została przerwana rutyna. Zaczynamy nagle myśleć o czymś nowym, a to prowadzi do zapomnienia. Nikt nie ma pamięci doskonałej, wyjaśnia Bewer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas Fifth International Symposium on Networks-on-Chip 2011 specjaliści z MIT-u zdobyli nagrodę za najlepsze opracowanie naukowe symulatora układu scalonego. Ich program Hornet modeluje działanie wielordzeniowego procesora znacznie lepiej niż inne tego typu oprogramowanie. Potrafił znaleźć w oprogramowaniu błędy, których inne symulatory nie zauważyły.
      Teraz Hornet został znakomicie udoskonalony i wyposażony w nowe funkcje. Jego nowa wersja potrafi symulować zużycie energii, komunikację między rdzeniami, interakcję pomiędzy CPU a pamięcią oraz obliczyć czas potrzebny na wykonanie poszczególnych zadań.
      Symulatory są niezwykle ważne dla firm produkujących układy scalone. Zanim przystąpi się do produkcji kości przeprowadzane są liczne testy ich działania na symulatorach.
      Dotychczasowe symulatory przedkładały szybkość pracy nad dokładność. Nowy Hornet pracuje znacznie wolniej niż jego starsze wersje, jednak dzięki temu pozwala na symulowanie 1000-rdzeniowego procesora z dokładnością do pojedynczego cyklu. Hornet jest nam w stanie wyliczyć, że ukończenie konkretnego zadania będzie np. wymagało 1.223.392 cykli - mówi Myong Cho, doktorant z MIT-u.
      Przewaga Horneta nad konkurencją polega też na tym, że inne symulatory dobrze oceniają ogólną wydajność układu, mogą jednak pominąć rzadko występujące błędy. Hornet daje większą szansę, że zostaną one wyłapane.
      Podczas prezentacji Cho, jego promotor profesor Srini Devadas i inni studenci symulowali na Hornecie sytuację, w której wielordzeniowy procesor korzysta z nowej obiecującej techniki przetwarzania danych pacjentów. Hornet zauważył, że niesie ona ze sobą ryzyko wystąpienia zakleszczenia, czyli sytuacji, w której różne rdzenie, aby zakończyć prowadzone obliczenia, czekają nawzajem na dane od siebie. Powoduje to, że zadania nie mogą być zakończone, gdyż rdzenie nawzajem siebie blokują. Żaden inny symulator nie zasygnalizował tego problemu. Hornet pozwolił też na przetestowanie zaproponowanego przez naukowców sposobu na uniknięcie zakleszczenia.
      Zdaniem jego twórców Hornet, ze względu na swoje powolne działanie, posłuży raczej do symulowania pewnych zadań, a nie działania całych aplikacji. Przyda się zatem tam, gdzie zajdzie potrzeba upewnienia się, czy nie występują żadne nieprawidłowości czy też do statystycznego zbadania możliwości wystąpienia błędów.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...