นักวิจัยจาก Empa ในเมืองดูเบนดอร์ฟ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้สร้างซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ประสิทธิภาพสูงจากวัสดุที่รีไซเคิลได้และไม่เป็นพิษทั้งหมด อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทนต่อรอบการชาร์จและคายประจุนับพันรอบ ทนทานต่อแรงดันและแรงกระแทก และทำงานได้แม้ในอุณหภูมิเยือกแข็ง ทำให้เป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์
การพัฒนา
ได้เพิ่มปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่ยากอยู่แล้ว ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากสำหรับแอปพลิเคชัน IoT ผลิตขึ้นหลายล้านชิ้น มีอายุการใช้งานสั้น และใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่อัลคาไลน์ แม้ว่าแบตเตอรี่เหล่านี้จะทำงานได้ดี แต่ก็มีวัสดุที่เป็นพิษซึ่งจำเป็นต้องรวบรวม
เมื่อหมดอายุการใช้งานแล้วนำกลับมาใช้ใหม่โดยใช้กระบวนการพิเศษ ลงบนกองปุ๋ยหมักนักวิจัยที่นำได้พัฒนาทางเลือกใหม่: ตัวเก็บประจุแบบไฟฟ้าสองชั้น (EDLC) ที่ทำจากวัสดุคล้ายกระดาษแบบใช้แล้วทิ้ง ในบริบทของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยอธิบายว่าอุปกรณ์ “ใช้แล้วทิ้ง” คืออุปกรณ์ที่สามารถทิ้ง
ลงถังขยะได้ ไม่ปล่อยสารพิษ และแตกเป็นอนุภาคขนาดเล็กในที่สุด “เมื่อสิ้นสุดการให้บริการ EDLC ใหม่ของเราสามารถแปรรูปเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ซึ่งไม่เป็นพิษต่อเซลล์หรือปล่อยทิ้งไว้ในธรรมชาติ” จากห้องปฏิบัติการเซลลูโลสและวัสดุไม้ของ Empaกล่าว “อันที่จริง อุปกรณ์จะสลายตัวและสูญเสีย
มวลไป 50% ภายในเก้าสัปดาห์ เหลือเพียงอนุภาคคาร์บอนที่มองเห็นได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น”อุปกรณ์นี้ยังสามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้มากกว่าตัวเก็บประจุแบบทั่วไป โดยใช้วิธีที่เรียกว่าการเขียนด้วยหมึกโดยตรง ในเทคนิคนี้ หมึกเจลที่มีความหนืดหนืดจะถูกอัดออกมาทีละบรรทัดและทีละชั้นจากหัวฉีด
ของเครื่องพิมพ์เพื่อสร้างวัตถุสามมิติและเพื่อนร่วมงานประกอบด้วยวัสดุที่ไม่เป็นพิษและนำกลับมาใช้ใหม่ได้เท่านั้น: นาโนเซลลูโลสเป็นสารก่อเจลและการสร้างเครือข่ายและเป็นสารตั้งต้น ผงคาร์บอนสำหรับทำอิเล็กโทรดที่มีพื้นที่ผิวสูง กลีเซอรอลเป็นพลาสติไซเซอร์ในนาโนเซลลูโลส
และเป็นอิเล็กโทรไลต์
และน้ำเป็นตัวทำละลาย ตัวนาโนเซลลูโลสประกอบด้วยเส้นใยนาโนชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งเป็นเส้นใยขนาดไมครอนที่ใช้ในการผลิตกระดาษในระดับที่ละเอียดกว่าแม้ว่าสูตรอาหารอาจฟังดูค่อนข้างเรียบง่าย แต่ก็ไม่ง่ายที่จะพัฒนา “ต้องใช้การทดสอบหลายชุดจนกระทั่งพารามิเตอร์ทั้งหมดถูกต้อง
และส่วนประกอบแต่ละชิ้นไหลจากเครื่องพิมพ์อย่างน่าเชื่อถือและตัวเก็บประจุทำงาน”“ในฐานะนักวิจัย เราไม่ต้องการเพียงแค่เล่นซอ แต่เราต้องการที่จะเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเนื้อหาของเราด้วย”เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ IoTเพื่อทดสอบความเหมาะสมของอุปกรณ์สำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง
และเพื่อนร่วมงานได้พิมพ์วงจรกักเก็บพลังงานที่ประกอบด้วยซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ 6 ตัวที่ต่ออนุกรมกันบนพื้นผิว 3 มิติที่ซับซ้อน พวกเขาพบว่าระบบนี้เก็บไฟฟ้าไว้หลายชั่วโมงและสามารถจ่ายไฟให้กับนาฬิกาปลุกดิจิตอลมาตรฐานได้ กล่าวว่าตัวเก็บประจุดังกล่าวสามารถจ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์
หรือไมโครทรานสมิตเตอร์เป็นเวลาหลายชั่วโมงหลังจากถูกชาร์จโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งาน IoT จำนวนอุปกรณ์ขนาดเล็กคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการวินิจฉัย “จุดดูแล” เช่นอุปกรณ์ทดสอบตัวเองสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวานมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น
งานในขณะนี้
คือการอัปเกรดตัวเร่งความเร็วและการทดลองเพื่อจัดเตรียมโพรบใหม่ของสสารเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างสถานการณ์เหล่านี้ ในขณะเดียวกัน ความพยายามของเราในการแก้ปัญหาฟิสิกส์นิวเคลียร์นี้กำลังได้รับประโยชน์จากข้อมูลเชิงลึกที่ได้รับในด้านอื่นๆ ของฟิสิกส์
แม้ว่าพลาสมาของควาร์ก-กลูออนจะเป็นสสารที่แปลกใหม่ในหลายๆ ด้าน แต่คุณสมบัติของของเหลวนั้นคล้ายคลึงกับระบบอื่นๆ ที่สัมพันธ์ กันอย่างมาก ซึ่งเราไม่สามารถใช้พฤติกรรมของอนุภาคเพียงไม่กี่อนุภาคเพื่อคำนวณว่าจำนวนมากจะมีพฤติกรรมอย่างไรในมวล รวม ระบบดังกล่าวรวมถึงพลาสมา
แม่เหล็กไฟฟ้าที่อุ่นและหนาแน่น ซึ่งมีเฟสของเหลวและเฟสผลึกแม้ว่าจะเป็นพลาสมาก็ตาม สสารควบแน่นที่สัมพันธ์กันอย่างมาก เช่น ตัวนำยิ่งยวด Tc สูงยังแสดงพฤติกรรมของของเหลวและการเปลี่ยนเฟส สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือสสารที่เย็นที่สุดในโลกด้วยเช่นกันตามระยะทาง ดังนั้นต้องใช้พลังงานมากขึ้น
เรื่อยๆ เพื่อแยกควาร์กออกจากกัน ในที่สุดพลังงานนี้จะดึงกลูออนใหม่ออกจากสุญญากาศ“ตัวเก็บประจุเซลลูโลสแบบใช้แล้วทิ้งก็เหมาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้เช่นกัน” ในช่วงเวลาเดียวกับที่นักวิจัยของ RHIC เริ่มให้ความร้อนแก่นิวเคลียสจนมีอุณหภูมิสูงเป็นประวัติการณ์ นักฟิสิกส์ปรมาณู
ได้ทำให้อะตอมของลิเธียมเย็นลงจนเหลือเศษเสี้ยวขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ในการทดลองเหล่านี้ ขั้นแรก อะตอมจะถูกทำให้เย็นลงด้วยแสงเลเซอร์ที่ประมาณ 150 µK จากนั้นจึงวางใน “ชามแสง” ที่เกิดขึ้นที่จุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ ด้วยการค่อยๆ ลดความลึกของชาม
นักวิจัยปล่อยให้อะตอมที่มีพลังมากขึ้นระเหยออกไป จึงสร้างตัวอย่างอะตอมที่เย็นยิ่งยวดที่ 10 –7เค
ท่ามกลางคุณสมบัติที่สวยงามหลายอย่างของการทดลองเหล่านี้ก็คือ ระบบอะตอมที่เย็นจัดเหล่านี้แตกต่างจากพลาสมาที่สร้างขึ้นที่ RHIC ตรงที่พวกมันมีชีวิตอยู่ได้ค่อนข้างนาน หลายสิบวินาที
ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง ซึ่งหมายความว่าเมฆของอะตอมสามารถทำซ้ำและถ่ายภาพได้หลายครั้ง และถูกปล่อยออกจากกับดักและตั้งค่าให้หมุนได้ ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ นักทดลองสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงของอะตอมลิเธียมที่เย็นจัดเป็นพิเศษจากระบบคู่ที่อ่อนไปเป็นระบบคู่ที่แรงมากได้ง่ายๆ โดยการเปลี่ยนสนามแม่เหล็กโดยรอบ โดยใช้ปรากฏการณ์
