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新一代的电极催生30秒快速充电技术

导读: 由以色列台拉维夫大学(Tel Aviv University)所独立的新创公司StoreDot ,号称能利用以短链胺基酸(short-chain amino acids)制作的半导体组件,在30秒之内把手机电池充饱。

  由以色列台拉维夫大学(Tel Aviv University)所独立的新创公司StoreDot ,号称能利用以短链胺基酸(short-chain amino acids)制作的半导体组件,在30秒之内把手机电池充饱;该公司日前展示了一款大小跟笔记本电脑充电器差不多的原型,同时宣布取得600万美元的风险资金挹注,将有助于该公司在2016年正式推出尺寸为原型一半的快速充电器产品。

  该种充电器是利用以有机聚合物材料、非传统无机硅材料所制作的半导体组件来打造;如果有了快速充电器,也才刚起步的无线充电技术似乎变得不太需要。该种有机材料是以人工合成的肽 (peptides)为基础,也就是一种端对端连接成链状的胺基酸;其连接链无法再延伸更长,因此胺基酸也无法成为蛋白质。

  StoreDot以人工方式制造该种胺基酸,将它们长成长度不到2纳米(nm)的芯片;这些芯片能自组装成量子点(quantum dots),也就是一种尺寸只有几个粒子大小的材料。该类材料有时会表现出可用的光学或电气特性,有的还具有压电性(piezoelectric)也就是会在机械压力之下产生电力。

  该种材料曝露在红光下会发出红、绿、蓝光,因此也可以用来开发OLED显示器;根据StoreDot CEO Doron Myersdorf去年接受《华尔街日报(Wall Street Journal)》专访时表示,该种材料可利用现有OLED制程,而且成本只有目前材料的十分之一。

  具备正确纳米级尺寸以及具备符合量子点或纳米点(nanodots)定义之半导体特性的芯片粒子,可应用在太阳能电池、LED、医疗影像系统等;其他具备量子点资格的正确纳米级尺寸粒子一度被认为是完全无机的,直到一篇在2010年发表于《Nature》期刊的文章证明,它们可以用肽或其他材料来制造。

  那些有机材料的毒性比无机材料低,也较容易被生物分解,而且以高纯度制造的成本也相对较便宜。据了解,以有机材料长成的芯片只有两个分子的大小,是HIV病毒的六十分之一;StoreDot的首席科学家Gil Rosenman表示,因为是芯片结构,意味着它们很稳定、可乘载电荷,甚至可用来制造内存。

  Rosenman先前是台拉维夫大学的研究员,当时他预见正在测试应用于让阿兹海默症(Alzheimer)病患大脑内神经元收缩的肽,可被应用在更广泛的领域。因为肽能捕获电荷,产生一个天然的纳米级电容,而如果有足够多的电容能聚集在一个地方,就能快速地取得并保存相对大量的电力,然后透过一个比化学电池快得多、经控制的方式放电。

  以肽纳米点制造的材料会缠绕在像是一般电池电极的周围,其数量与总活性表面积成正比;该种电极的某一端是电容器,另一端则做为普通电池、将电荷一个个送到锂电池中,因此其电量是一般方案的十倍、能在安全的前提下将经过特殊调整的Samsung Galaxy S5手机在不到一分钟的时间内充饱电。

  Myersdorf表示:“基本上,我们开发的是新一代的电极与新材料,我们称之为多功能电极(Multi n Electrode,MFE);这种电极的一侧是扮演类似超级电容的角色(能快速充电),另外一侧则像是锂电极(缓慢放电)。其电解质也是以我们的纳米点材料调整过的,好让多功能电极发挥作用;我们的目标是让其电量以及自放电达到锂离子电池的水平。”

  在StoreDot将快速产品正式推向商用化之前,还有至少一至两年的研发工作需要完成;不过以该种有机材料所开发的类OLED手机显示器,可能完成开发的速度更快。StoreDot所展示的充电器原型就跟笔记本电脑的充电器差不多大小,不过该公司表示真正上市时尺寸会只有原型的一半。StoreDot也打算以该种材料制造电池,但价格会是一般锂离子的两倍。

责任编辑:Aaron
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