සුපිරි ධාරිත්‍රක යනු සාම්ප්‍රදායික බැටරි වලට වඩා වේගයෙන් ශක්තිය ගබඩා කර බෙදා හැරීමට හැකි සුදුසු ලෙස නම් කරන ලද උපකරණයකි.විදුලි මෝටර් රථ, රැහැන් රහිත විදුලි සංදේශ සහ අධි බලැති ලේසර් ඇතුළු යෙදුම් සඳහා ඒවා ඉහළ ඉල්ලුමක් පවතී.

නමුත් මෙම යෙදුම් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, සුපිරි ධාරිත්‍රකවලට වඩා හොඳ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අවශ්‍ය වන අතර, ඒවායේ ශක්තිය මත රඳා පවතින උපාංගවලට සුපිරි ධාරිත්‍රකය සම්බන්ධ කරයි.මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මහා පරිමාණයෙන් සෑදීමට ඉක්මන් හා ලාභදායී විය යුතු අතර ඒවායේ විදුලි බර වේගයෙන් ආරෝපණය කිරීමට සහ විසර්ජන කිරීමට හැකි විය යුතුය.වොෂින්ටන් විශ්ව විද්‍යාලයේ ඉංජිනේරුවන් කණ්ඩායමක් සිතන්නේ ඔවුන් මෙම දැඩි කාර්මික සහ භාවිත ඉල්ලීම් සපුරාලන සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්‍රියාවලියක් ඉදිරිපත් කර ඇති බවයි.

UW ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව සහ ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ සහකාර මහාචාර්ය Peter Pauzauskie විසින් ප්‍රමුඛ පර්යේෂකයන්, ඔවුන්ගේ සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සහ ඔවුන් විසින් සාදන ලද වේගවත්, මිල අඩු ආකාරය විස්තර කරමින් Nature Microsystems and Nanoengineering සඟරාවේ ජූලි 17 වැනි දින ලිපියක් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී.ඔවුන්ගේ නව ක්‍රමය ආරම්භ වන්නේ aerogel ලෙස හැඳින්වෙන අඩු ඝනත්ව අනුකෘතියකට වියලන ලද කාබන් බහුල ද්‍රව්‍ය වලින්.මෙම airgel තනිව බොර ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි නමුත් Pauzauskie කණ්ඩායම එහි ධාරිතාව දෙගුණයකටත් වඩා වැඩි කර ඇත, එනම් විද්‍යුත් ආරෝපණ ගබඩා කිරීමේ හැකියාවයි.

මෙම මිල අඩු ආරම්භක ද්‍රව්‍ය, විධිමත් සංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලියක් සමඟින්, කාර්මික යෙදුමට පොදු බාධක දෙකක් අවම කරයි: පිරිවැය සහ වේගය.

"කාර්මික භාවිතයන්හිදී, කාලය මුදල් වේ" යනුවෙන් Pauzauskie පැවසීය.“අපට මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සඳහා ආරම්භක ද්‍රව්‍ය සතිවලට වඩා පැය කිහිපයකින් සෑදිය හැකිය.ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සෑදීම සඳහා සංස්ලේෂණ පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකිය.

ඵලදායි සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ඉහළ පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශයක් ඇති කාබන් බහුල ද්‍රව්‍ය වලින් සංස්ලේෂණය කර ඇත.සුපිරි ධාරිත්‍රක විද්‍යුත් ආරෝපණ ගබඩා කරන අද්විතීය ආකාරය නිසා අවසාන අවශ්‍යතාවය ඉතා වැදගත් වේ.සාම්ප්‍රදායික බැටරියක් එය තුළ සිදුවන රසායනික ප්‍රතික්‍රියා හරහා විද්‍යුත් ආරෝපණ ගබඩා කරන අතර, සුපිරි ධාරිත්‍රකයක් ඒ වෙනුවට ධන සහ සෘණ ආරෝපණ සෘජුවම එහි මතුපිට ගබඩා කර වෙන් කරයි.

ද්‍රව්‍ය විද්‍යා සහ ඉංජිනේරු දෙපාර්තමේන්තුවේ UW ආචාර්ය උපාධිධාරියෙකු වන සම-ප්‍රධාන කර්තෘ මැතිව් ලිම් පැවසුවේ “ප්‍රතික්‍රියාවේ වේගයට හෝ අතුරු නිෂ්පාදනවලට සීමා නොවන නිසා සුපිරි ධාරිත්‍රකවලට බැටරිවලට වඩා වේගයෙන් ක්‍රියා කළ හැකිය."සුපිරි ධාරිත්‍රකවලට ඉතා ඉක්මනින් ආරෝපණය කර විසර්ජනය කළ හැක, ඒ නිසා ඔවුන් මෙම 'ස්පන්දන' බලය ලබා දීමට විශිෂ්ටයි."

UW රසායනික ඉංජිනේරු දෙපාර්තමේන්තුවේ ආචාර්ය උපාධිධාරියෙකු වන සෙසු ප්‍රධාන කර්තෘ මැතිව් ක්‍රේන් පැවසුවේ “බැටරියක් ස්වයංක්‍රීයව මන්දගාමී වන සැකසුම් තුළ ඔවුන්ට විශාල යෙදුම් තිබේ."බලශක්ති ඉල්ලුම සපුරාලීමට බැටරියක් මන්දගාමී වන අවස්ථාවන්හිදී, ඉහළ මතුපිට ප්‍රදේශයක ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් සහිත සුපිරි ධාරිත්‍රකයකට ඉක්මනින් 'පයින්' ගොස් බලශක්ති හිඟය පියවා ගත හැකිය."

කාර්යක්ෂම ඉලෙක්ට්රෝඩයක් සඳහා ඉහළ මතුපිට ප්රදේශයක් ලබා ගැනීම සඳහා, කණ්ඩායම aerogels භාවිතා කළේය.මේවා තෙත්, ජෙල් වැනි ද්‍රව්‍ය වන අතර ඒවායේ ද්‍රව සංරචක වාතය හෝ වෙනත් වායුවක් සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා වියළීම සහ රත් කිරීමේ විශේෂ ප්‍රතිකාරයක් හරහා ගොස් ඇත.මෙම ක්‍රම මගින් ජෙල් හි 3-D ව්‍යුහය ආරක්ෂා කරයි, එය ඉහළ පෘෂ්ඨ වර්ගඵලයක් සහ අතිශයින් අඩු ඝනත්වයක් ලබා දෙයි.එය හැකිලීමකින් තොරව ජෙල්-ඕ හි සියලුම ජලය ඉවත් කිරීම වැනිය.

"එයාර්ජෙල් ග්‍රෑම් එකක එක් පාපන්දු පිටියක මතුපිට ප්‍රමාණයට සමාන ප්‍රමාණයක් අඩංගු වේ" යනුවෙන් Pauzauskie පැවසීය.

දොඹකරය ෆෝමල්ඩිහයිඩ් සහ අනෙකුත් කාබන් පාදක අණු වලින් සාදන ලද පුනරාවර්තන ව්‍යුහාත්මක ඒකක සහිත ද්‍රව්‍යයක් වන ජෙල් වැනි බහුඅවයවයකින් aerogels සාදන ලදී.අද පවතින සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ මෙන් ඔවුන්ගේ උපාංගය ද කාබන් බහුල ද්‍රව්‍ය වලින් සමන්විත වන බව මෙයින් සහතික විය.

මීට පෙර, ලිම් පෙන්නුම් කළේ ජෙල් වලට ග්‍රැෆීන් - එනම් පරමාණුවක් පමණක් ඝනකම ඇති කාබන් පත්‍රයක් - ජෙල් වලට එකතු කිරීමෙන් එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන වායු ජෙල් සුපිරි ධාරිත්‍රක ගුණ ඇති බවයි.එහෙත්, ලිම් සහ ක්‍රේන් හට aerogel හි ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමට අවශ්‍ය වූ අතර, සංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලිය ලාභදායී සහ පහසු කිරීමට අවශ්‍ය විය.

ලිම්ගේ පෙර අත්හදා බැලීම් වලදී, ග්‍රැෆීන් එකතු කිරීම aerogel හි ධාරිතාව වැඩි දියුණු කර නොතිබුණි.එබැවින් ඔවුන් ඒ වෙනුවට මොලිබ්ඩිනම් ඩයිසල්ෆයිඩ් හෝ ටංස්ටන් ඩයිසල්ෆයිඩ් තුනී තහඩු සහිත aerogels පටවා ඇත.මෙම රසායනික ද්‍රව්‍ය දෙකම අද කාර්මික ලිහිසි තෙල් වල බහුලව භාවිතා වේ.

පර්යේෂකයන් එම ද්‍රව්‍ය දෙකම තුනී පත්‍රවලට කැඩීමට අධි-සංඛ්‍යාත ශබ්ද තරංගවලින් ප්‍රතිකාර කළ අතර ඒවා කාබන් බහුල ජෙල් අනුකෘතියට ඇතුළත් කළහ.ඔවුන්ට පැය දෙකකට අඩු කාලයකදී සම්පූර්ණයෙන්ම පටවන ලද තෙත් ජෙල් සංස්ලේෂණය කළ හැකි අතර අනෙකුත් ක්‍රම සඳහා දින ගණනාවක් ගතවනු ඇත.

වියළන ලද, අඩු ඝනත්වයකින් යුත් aerogel ලබා ගැනීමෙන් පසුව, ඔවුන් එය මැලියම් සහ කාබන් බහුල ද්රව්ය සමඟ ඒකාබද්ධ කර කාර්මික "පිටි ගුලියක්" නිර්මාණය කිරීමට ලිම්ට හැකි විය.ඔවුන් පිටි ගුලියෙන් අඟල් භාගයක තැටි කපා ඒවා සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ලෙස ද්‍රව්‍යයේ සඵලතාවය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා සරල කාසි සෛල බැටරි ආවරණවලට එකලස් කළහ.

ඒවායේ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ වේගවත්, සරල සහ සංස්ලේෂණය කිරීමට පහසු වූවා පමණක් නොව, කාබන් පොහොසත් වායුගෝලයට වඩා අවම වශයෙන් සියයට 127ක් වැඩි ධාරිතාවක් ද ඔවුන් සතු විය.

ලිම් සහ ක්‍රේන් බලාපොරොත්තු වන්නේ ඊටත් වඩා තුනී මොලිබ්ඩිනම් ඩයිසල්ෆයිඩ් හෝ ටංස්ටන් ඩයිසල්ෆයිඩ් පත්‍රවලින් පටවා ඇති ඒරොජල්-ඒවායේ පරමාණු 10ත් 100ත් අතර ඝනකම—ඊටත් වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් පෙන්වනු ඇති බවයි.නමුත් පළමුව, ඔවුන්ට අවශ්‍ය වූයේ කාර්මික නිෂ්පාදනය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය පියවරක් වන පටවන ලද aerogels සංස්ලේෂණය කිරීමට වඩා වේගවත් සහ ලාභදායී බව පෙන්වීමටය.සියුම් සුසර කිරීම ඊළඟට පැමිණේ.

මෙම උත්සාහයන් සුපිරි ධාරිත්‍රක ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ක්ෂේත්‍රයෙන් පිටත පවා විද්‍යාව ඉදිරියට ගෙන යාමට උපකාරී වන බව කණ්ඩායම විශ්වාස කරයි.ඒවායේ aerogel-අත්හිටු වූ molybdenum ඩයිසල්ෆයිඩ් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය උත්ප්‍රේරක කිරීමට ප්‍රමාණවත් තරම් ස්ථායීව පැවතිය හැක.තවද aerogels තුළ ද්‍රව්‍ය ඉක්මනින් හසුකර ගැනීමේ ඔවුන්ගේ ක්‍රමය අධි ධාරණතා බැටරි හෝ උත්ප්‍රේරණය සඳහා යෙදිය හැකිය.