Ny enhed kan øge batterilevetiden for elektroniske enheder mere end hundrede gange

Blandt de vigtigste klager over smartphone, bærbare og andre batteridrevne elektronikbrugere er, at batterilevetiden er for kort, og - i nogle tilfælde - at enhederne genererer varme. Nu, en gruppe fysikere under ledelse af Deepak K. Singh, lektor i fysik og astronomi ved University of Missouri, har udviklet et enhedsmateriale, der kan løse begge spørgsmål. Teamet har ansøgt om patent på et magnetisk materiale, der anvender en unik struktur - et "bikage" gitter, der udviser særprægede elektroniske egenskaber.

"Halvlederdioder og forstærkere, som ofte er lavet af silicium eller germanium, er nøgleelementer i moderne elektroniske enheder, sagde Singh, som også fungerer som hovedforsker ved Magnetism and Superconductivity Research Laboratory ved MU. "En diode leder normalt strøm og spænding gennem enheden i kun en forspændingsretning, men når spændingen vendes, strømmen stopper. Denne omstillingsproces koster betydelig energi på grund af spredning, eller udtømning af strømkilden, påvirker dermed batteriets levetid. Ved at erstatte halvlederen med et magnetisk system, vi troede på, at vi kunne skabe en energisk effektiv enhed, der bruger meget mindre strøm med forbedrede funktioner. "

Singhs team udviklede en todimensionel, nanostruktureret materiale skabt ved at deponere en magnetisk legering, eller permalloy, på honningkage struktureret skabelon af en siliciumoverflade. Det nye materiale leder ensrettet strøm, eller strømme, der kun flyder én vej. Materialet har også betydeligt mindre dissipativ effekt sammenlignet med en halvledende diode, som normalt er inkluderet i elektroniske enheder.

Den magnetiske diode baner vejen for nye magnetiske transistorer og forstærkere, der spilder meget lidt strøm, dermed øge effektiviteten af ​​strømkilden. Dette kan betyde, at designere kan øge batteriets levetid mere end hundrede gange. Mindre afledende effekt i computerprocessorer kan også reducere varmen, der genereres i bærbare eller stationære CPU'er.

"Selvom der skal arbejdes mere for at udvikle slutproduktet, enheden kan betyde, at en normal 5-timers opladning kan stige til mere end en 500-timers opladning, " sagde Singh. "Enheden kunne også fungere som en 'tænd/sluk-knap' for andre periferikomponenter såsom lukkede kredsløbskameraer eller radiofrekvensdæmpere, hvilket reducerer strøm, der strømmer gennem en enhed. Vi har ansøgt om et amerikansk patent og har påbegyndt processen med at inkorporere et spin-off-selskab for at hjælpe os med at bringe enheden på markedet."

Det foreslåede startfirma tilknyttet denne forskning, fremhæver universitetets indflydelse på statens økonomiske udviklingsindsats, herunder kommercialisering af forskning udført på Mizzou, medarbejderudvikling og jobvækst, forbedring af livskvaliteten for beboerne, og tiltrække virksomheder og virksomheder til staten. Virksomheder, der kommercialiserer MU -teknologier, har sikret hundredvis af millioner af dollars i investeringer og tilskud til at fremme deres kommercialiseringsindsats. I 2017, Office of Technology Management and Industry Relations rapporterede, at 31 amerikanske patenter blev udstedt til medlemmer af MU -samfundet.

Undersøgelserne, "Magnetisk diodeadfærd ved stuetemperatur i 2D-bikager" og "Spin solid versus magnetisk ladningsordnet tilstand i kunstigt honeycomb-gitter af forbundne elementer, "blev offentliggjort i Avancerede elektroniske materialer og Avanceret Videnskab , henholdsvis.