研究人员提高电容器的存储 效率和耐用性

起搏器、除颤器、雷达技术和电动汽车都需要称为电容器的电气元件，这些元件可以在几微秒内存储和释放大量能量。特文特大学的研究人员最近找到了一种提高这些电容器的存储、效率和耐用性的方法。

研究结果发表在《先进材料》杂志上。

起搏器是确保某人的心脏按应有方式跳动的医疗设备。如果心律失常，起搏器会发出一股电流，使心脏恢复节律。起搏器会考虑用力因素，并在需要时提供更快的脉冲。例如，当你锻炼时。对于这些电脉冲，起搏器需要一个电容器来快速充电和放电。这提供了足够高的电荷来重置心脏。

研究人员 Minh Duc Nguyen 和他的同事为这些电容器研究了一种新的设计策略，以改善它们的能量存储，减少每次充电或放电时的能量损失，并增加它们可靠充电和放电的次数。 “它需要跟上你的心跳，因此它应该能够充电和放电数十亿次。否则，你将不得不每隔几个月更换一次起搏器，”Nguyen 解释道。

Nguyen 和他的团队正在研究一种使用不同材料的多层薄层的电容器。通过增加层数，他们能够将效率提高到 90% 以上。这意味着充电时损失的电量不到 10%。与通常的设计相比，能量损失减少了两倍。它的工作温度范围为25°C–200°C，充放电次数高达100亿次。足以每秒做一次，持续300多年。

研究人员推导出他们使用的材料组合的设计优化规则。他们在出版物中写道：“这些规则预计也可用于优化其他多层系统，因此与进一步提高电容器的能量存储密度非常相关。”这为更好的电容器铺平了道路。

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