Ale zacznijmy od tego, o co w ogóle chodzi i dlaczego mielibyśmy się tym w jakimkolwiek stopniu ekscytować. Akumulatory towarzyszą nam niemal na każdym kroku, choć jeszcze kilkadziesiąt czy kilkaset lat temu ludzkość w ogóle ich nie potrzebowała. Obecnie zasilają natomiast całą gamę urządzeń, od miniaturowej elektroniki, aż po sporych rozmiarów elektryczne samochody.
Niestety technologia ta ma swoje mankamenty, a jednym z tych, które wzbudziły zainteresowanie naukowców była ograniczona wydajność w zakresie magazynowania energii. Inżynierowie ze Stanów Zjednoczonych, odpowiedzialni za publikację zamieszczoną na łamach Science, szukali sposobów na zwalczenie tego problemu. I wygląda na to, że poradzili sobie z tym zadaniem celująco.
Jak przekonują, udało im się aż 19-krotnie zwiększyć zdolność kondensatorów do przechowywania energii oraz wykonywania szybkiego ładowania. A wszystko to bez jakichkolwiek spadków w zakresie trwałości konstrukcji. Kondensatory są bardzo powszechne. Dość powiedzieć, że w przeciętnym smartfonie może ich być około 500, podczas gdy w laptopie – mniej więcej 800.
Akumulatory przyszłości mogłyby zdecydowanie zyskać dzięki wykorzystaniu usprawnionych kondensatorów
Rolą tych elementów jest zapewnianie możliwości szybkiego ładowania, jednak ograniczeniem była do tej pory kwestia przechowywania energii. To za sprawą materiałów ferroelektrycznych wykazujących wysoką maksymalną polaryzację. Z jednej strony pozwala to na szybkie ładowanie, ale z drugiej negatywnie wpływa na efektywność magazynowania energii.
Jak wykazali członkowie zespołu badawczego stojący za ostatnimi eksperymentami, warstwowanie materiałów 2D i 3D w cienkich warstwach i wykorzystanie wiązań chemicznych oraz niechemicznych między każdą warstwą, może doprowadzić do upragnionych postępów. Cały stos ma zaledwie 30 nanometrów grubości, a pewna doza przypadku sprawiła, że naukowcy zdali sobie sprawę, iż niespodziewane zjawisko może działać na ich korzyść.
Zaprojektowany przez nich półprzewodnikowy materiał wykazuje genialne właściwości z zakresu magazynowania energii. Prowadzi bowiem do gęstości 19 razy większej niż w przypadku obecnie dostępnych kondensatorów ferroelektrycznych. Dodajmy do tego, że utrzymuje przy tym około 90-procentową wydajność, co także stanowi rezultat lepszy od osiąganych przez konkurencję. Badacze chcą teraz skupić się na usprawnianiu swojej technologii i mówią jasno: w długofalowej perspektywie możliwe ma być jej zastosowanie w elektrycznych samochodach.