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Batterie dall’autonomia 100x con un super materiale

Creato un nuovo super materiale magnetico con una struttura a nido d'ape che potrebbe aumentare la durata della batteria di oltre cento volte.

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Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo che potrebbe aumentare la durata della batteria dei dispositivi elettronici, come smartphone e laptop, di oltre un centinaio di volte. Si tratta di un materiale magnetico creato dai ricercatori dell’Università del Missouri negli Stati Uniti che impiega una struttura unica: un reticolo “a nido d’ape” che presenta proprietà elettroniche distintive. Se prodotta con tale super materiale, una batteria con una durata di cinque ore potrebbe durare ben 500 ore.

I dispositivi elettronici di nuova generazione offrono continuamente migliorie alle fotocamere e processori più veloci, ma peccano quando si tratta di autonomia della batteria. Non oggi ma domani, questo aspetto potrebbe cambiare proprio tramite tale materiale a nido d’ape che ha l’obiettivo di limitare la quantità di calore emessa da una tipica batteria, il che significa che consuma meno energia e quindi consente di durare più a lungo per ogni singola ricarica.

Per creare il nuovo materiale, gli scienziati hanno messo a strati un materiale magnetico (permalloy) su una superficie di silicio strutturata come un nido d’ape. Ciò consente una conduzione della corrente unidirezionale, o correnti che fluiscono in un solo modo; ha anche una potenza dissipativa significativamente inferiore rispetto a un diodo di un semiconduttore, normalmente incluso nei dispositivi elettronici:

I diodi e gli amplificatori basati su semiconduttori che spesso sono realizzati con silicio o germanio, sono elementi fondamentali nei dispositivi elettronici moderni. Un diodo normalmente conduce corrente e voltaggio nel dispositivo lungo una sola direzione polarizzata, ma quando il voltaggio è invertito, la corrente si ferma. Questo processo di cambiamento disperde una significativa quantità di energia a causa della dissipazione, o l’esaurimento della fonte di energia, avendo effetto sulla vita della batteria. Sostituendo il semiconduttore con un sistema magnetico crediamo di poter creare un dispositivo energeticamente efficiente che consuma meno e incrementa le funzionalità.

Questa potenziale innovazione apre la strada a nuovi transistor e amplificatori magnetici che dissipano pochissima energia, aumentando così l’efficienza della fonte di energia stessa, ovvero la batteria. Ciò porterebbe a un importante traguardo: i progettisti potrebbero essere in grado di aumentare la durata delle batterie di oltre un centinaio di volte, ma una minore potenza dissipativa nei processori per computer potrebbe anche ridurre il calore generato dalle CPU in device come laptop o PC desktop.

Questo dispositivo potrebbe anche agire come un interruttore on/off, riducendo il flusso energetico, per altre componenti periferiche come le telecamere a circuito chiuso o gli attenuatori a radio frequenza. Abbiamo fatto richiesta per la registrazione del brevetto negli Stati Uniti e iniziato il processo di incorporazione di una società spin-off per portare il dispositivo sul mercato.

Tale ricerca è stata finanziata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

Fonte: Università del Missouri • Immagine: Demkat | iStock