ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทำให้รถยนต์ไฟฟ้าเป็นทางเลือกแรกสำหรับรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมเพิ่มเติมจะมีความสำคัญต่อการผลักดันให้มีการใช้รถยนต์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกแบบอุปกรณ์เก็บพลังงานที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้ผู้ขับขี่สามารถเดินทางได้ไกลขึ้นด้วยการชาร์จ
เพียงครั้งเดียว
และสำหรับโซลูชันไฟฟ้าที่จะขยายไปยังรูปแบบการขนส่งอื่นๆ เช่นการบิน. แนวทางหนึ่งที่กำลังสำรวจ และทีมงานของเธอ คือการออกแบบแบตเตอรี่และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่สามารถกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างรับน้ำหนักของยานพาหนะ อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่มีโครงสร้างดังกล่าว
สามารถให้พลังงานได้มากขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนัก เพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของยานพาหนะไฟฟ้า และอาจเป็นแหล่งพลังงานสำรองสำหรับเครื่องบิน “ตัวอย่างเช่น ในเครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ แบตเตอรี่ที่ฝังอยู่บนพื้นสามารถให้พลังงานแก่หน้าจอสัมผัสและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ในห้องโดยสาร”
ลัทเคนเฮาส์อธิบาย “โดยรวมแล้วสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้เนื่องจากคุณไม่ได้ใช้พลังงานมากนักในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ไฟฟ้า” วัสดุอเนกประสงค์ที่กำลังพัฒนาสำหรับอุปกรณ์โครงสร้างเหล่านี้ต้องมีคุณสมบัติที่ผสมผสานกันอย่างท้าทาย วัสดุอิเล็กโทรดส่วนใหญ่เป็นแป้ง
มีความพรุนเพียงพอที่จะทำให้การขนส่งไอออนมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ส่วนประกอบโครงสร้างต้องแข็งและแข็งแรง “เรากำลังพยายามสร้างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุที่เลียนแบบคุณสมบัติของวัสดุผสมโครงสร้างที่ทำจากอีพ็อกซี่เสริมใยคาร์บอน” “เราใช้สารเติมแต่ง เช่น กราฟีนและเส้นใยนาโนเคฟล่าร์
เพื่อปรับปรุงความแข็ง แต่สารเหล่านี้ไม่ได้ออกฤทธิ์มากนัก พวกมันเจือจางพฤติกรรมที่เหมือนแบตเตอรี่เพื่อให้คุณสมบัติเชิงกลดีขึ้น” และทีมงานของเธอจัดการกับปัญหาดังกล่าวผ่านเคมีระหว่างผิวหน้า ช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างสารเติมแต่งและวัสดุอิเล็กโทรดเพื่อลดปริมาณสารเติมแต่งที่จำเป็น
ในการเสริม
ความแข็งแกร่งให้กับวัสดุ ในการศึกษาวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้พวกเขาแสดงให้เห็นว่าซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่ทำจากรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ (rGO) สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้โดยการปรับเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีโดยใช้โพลีโดพามีน ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่มีกาวสูง จากนั้นเพิ่มเส้นใยนาโนเคฟลาร์ในปริมาณ
เพียงเล็กน้อย “คุณสามารถโรยเส้นใยนาโนลงไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และคุณสมบัติเชิงกลก็เพิ่มขึ้นทันที” การประเมินคุณสมบัติของวัสดุอเนกประสงค์เหล่านี้ต้องใช้ชุดการทดสอบที่ครอบคลุม ในการตรวจสอบคุณสมบัติเชิงกลของอิเล็กโทรด และทีมงานใช้ประโยชน์จากเครื่องวิเคราะห์
เชิงกลแบบไดนามิก ซึ่งมักใช้ในการวัดการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติเชิงกลเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง หรือเมื่อเกิดความเครียดหรือความเครียด “เราใช้มันเป็นเครื่องทดสอบแรงดึงมากกว่า ซึ่งถือว่าผิดปกตินิดหน่อย” ลัทเคนเฮาส์ให้ความเห็น “เราใช้ เนื่องจากขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีความบางมาก
ซึ่งวัดมวลของตัวอย่างเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น นักวิจัยพบว่า เริ่มสูญเสียมวลที่อุณหภูมิประมาณ 270 °C ในขณะที่เครื่องแยกที่มีเคฟลาร์เป็นส่วนประกอบสามารถให้ความร้อนได้เกือบ 450 °C ก่อนที่จะแสดงสัญญาณของการเสื่อมสภาพ เส้นใยนาโนที่ทำจากเคฟลาร์ยังพบว่าสามารถดับไฟได้เอง
เมื่อสัมผัสกับเปลวไฟ ซึ่งเป็นคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่ ในขณะที่รุ่น เชิงพาณิชย์จะหดตัวในสภาพแห้งและเผาไหม้อย่างสมบูรณ์เมื่อเปียกด้วยอิเล็กโทรไลต์ประมาณ 100 ไมครอนหรือมากกว่านั้น จัดให้มีการจัดเรียงแคลมป์แบบฟิล์มบางและไฟเบอร์ที่ช่วยให้เรา
สามารถ
การวัดทางเรียบผู้ผลิตเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ออกแบบส่วนประกอบของตนให้ทำงานร่วมกับน้ำมันและจาระบีในช่วงความหนืดที่กำหนด ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะสามารถวัดคุณสมบัติของสารหล่อลื่นได้อย่างถูกต้อง ความหนืดจลนศาสตร์ของน้ำมันมักจะถูกกำหนดภายใต้อัตราการเฉือนต่ำ
เพียงแค่วัดเวลาที่วงเดือนใช้ในการไหลลงในแนวตั้งระหว่างเครื่องหมายสองเครื่องหมายบนท่อแคปปิลารี ท่อแคพิลลารีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันใช้สำหรับน้ำมันที่บางหรือหนากว่า ในขณะเดียวกัน ความหนืดไดนามิกมักจะวัดภายใต้สภาวะที่มีแรงเฉือนสูง และบางครั้งที่อุณหภูมิสูง
ซึ่งมักพบในตลับลูกปืนและหน้าสัมผัสที่สำคัญอื่นๆ ในเครื่องยนต์ การวัดเหล่านี้ดำเนินการโดยเครื่องมือที่มีฟิล์มบางๆ ของน้ำมันติดอยู่ระหว่างสองพื้นผิวซึ่งเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน ตัวอย่างเช่น ใน “เครื่องวัดความหนืดของกระบอกสูบแบบหมุน” ความหนืดไดนามิกจะประเมินจากแรงบิดเฉือนที่เกิดขึ้น
ในกระบอกสูบด้านในที่อยู่กับที่โดยกระบอกสูบที่หมุนรอบนอก เครื่องมืออีกชนิดหนึ่งที่ใช้วัดปริมาณสารหล่อลื่นในปริมาณน้อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประกอบด้วยพื้นผิวทรงกรวยที่หมุนตัดกับจานแบนที่เคลือบด้วยน้ำมัน ในขณะที่ให้พัลส์ที่สะอาดเหมือนกันในระบอบการปกครอง
อาจสูงกว่าที่ความดันบรรยากาศระหว่าง 10,000 ถึง 100,000 เท่า พูดอย่างคร่าว ๆ ความหนืดจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อความดันเพิ่มขึ้น การแปรผันแบบเอกซ์โปเนนเชียลนี้เรียกว่ากฎ และใช้ได้ที่ความดันสูงถึงสองสามร้อยเมกะปาสคาล อย่างไรก็ตาม ที่ความดันสูงมาก ความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายนี้มีแนวโน้ม
ที่จะประเมินค่าความหนืดที่เพิ่มขึ้นสูงเกินไป แทนที่น้ำมันหล่อลื่นจะมีลักษณะเหมือนแก้วและทำตัวเหมือนของแข็งมากกว่าของเหลว ทำให้พื้นผิวโลหะทั้งสองด้านของสารหล่อลื่นเปลี่ยนรูปอย่างยืดหยุ่น นี่คือระบบการหล่อลื่นแบบอิลาสโตไฮโดรไดนามิก เอฟเฟกต์ยืดหยุ่น
