ការសិក្សាបានរកឃើញវិធីធ្វើឱ្យថ្មដែលយើងប្រើរាល់ថ្ងៃឱ្យកាន់តែធន់ កម្លាំង និងសុវត្ថិភាព។
ឆ្នាំគឺ 2018 ហើយជីវិតប្រចាំថ្ងៃរបស់យើងឥឡូវនេះត្រូវបានជំរុញដោយឧបករណ៍ផ្សេងៗដែលដំណើរការ អគ្គិសនី ឬនៅលើថ្ម។ ការពឹងផ្អែករបស់យើងលើឧបករណ៍ និងឧបករណ៍ដែលដំណើរការដោយថ្មកំពុងរីកចម្រើនយ៉ាងខ្លាំង។ ក ថ្ម គឺជាឧបករណ៍ដែលរក្សាទុកថាមពលគីមី ដែលត្រូវបានបំប្លែងទៅជាអគ្គិសនី។ អាគុយគឺដូចជាម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រគីមីខ្នាតតូចដែលមានប្រតិកម្មផលិតថាមពលអេឡិចត្រុងដែលហូរតាមឧបករណ៍ខាងក្រៅ។ មិនថាទូរស័ព្ទដៃ ឬកុំព្យូទ័រយួរដៃរបស់វា ឬសូម្បីតែរថយន្តអគ្គិសនីផ្សេងទៀត ថ្ម - ជាទូទៅលីចូមអ៊ីយ៉ុង - គឺជាប្រភពថាមពលចម្បងសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះ។ ដោយសារបច្ចេកវិទ្យាបន្តរីកចម្រើន មានតម្រូវការជាបន្តបន្ទាប់សម្រាប់ថ្មដែលមានទំហំតូចជាងមុន សមត្ថភាពខ្ពស់ និងមានសុវត្ថិភាព។
ថ្មមានប្រវត្តិដ៏យូរអង្វែង និងរុងរឿង។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជនជាតិអាមេរិក Benjamin Franklin ដំបូងបានប្រើពាក្យ "ថ្ម" ក្នុងឆ្នាំ 1749 ខណៈពេលកំពុងធ្វើការពិសោធន៍ជាមួយអគ្គិសនីដោយប្រើឧបករណ៍ភ្ជាប់ដែលភ្ជាប់មកជាមួយ។ រូបវិទូជនជាតិអ៊ីតាលី Alessandro Volta បានបង្កើតថ្មដំបូងក្នុងឆ្នាំ 1800 នៅពេលដែលឌីសស្ពាន់ (Cu) និងស័ង្កសី (Zn) បំបែកដោយក្រណាត់ត្រាំក្នុងទឹកប្រៃ។ អាគុយអាសុីតនាំមុខ ដែលជាថ្មសាកថ្មដែលប្រើបានយូរបំផុត និងចំណាស់បំផុតមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 1859 ហើយនៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងឧបករណ៍ជាច្រើន សូម្បីតែសព្វថ្ងៃនេះ រួមទាំងម៉ាស៊ីនចំហេះខាងក្នុងនៅក្នុងរថយន្ត។
ថ្មបានមកជាយូរណាស់មកហើយ ហើយសព្វថ្ងៃនេះពួកវាមានច្រើនទំហំចាប់ពីទំហំមេហ្គាវ៉ាត់ធំ ដូច្នេះតាមទ្រឹស្តី ពួកគេអាចផ្ទុកថាមពលពីរោងចក្រថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ និងបំភ្លឺទីក្រុងតូចៗ ឬពួកគេអាចមានទំហំតូចដូចទៅនឹងនាឡិកាអេឡិចត្រូនិចដែរ។ អស្ចារ្យមែនអត់។ នៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថាថ្មចម្បង ប្រតិកម្មដែលបង្កើតលំហូរនៃអេឡិចត្រុងគឺមិនអាចត្រឡប់វិញបានទេ ហើយនៅទីបំផុតនៅពេលដែល reactants របស់វាមួយត្រូវបានប្រើប្រាស់ ថ្មនឹងក្លាយទៅជាសំប៉ែត ឬងាប់។ ថ្មចម្បងទូទៅបំផុតគឺថ្មស័ង្កសី - កាបូន។ ថ្មចម្បងទាំងនេះគឺជាបញ្ហាដ៏ធំមួយ ហើយវិធីតែមួយគត់ដើម្បីដោះស្រាយការចោលថ្មបែបនេះគឺត្រូវស្វែងរកវិធីសាស្រ្តដែលពួកគេអាចប្រើឡើងវិញបាន ដែលមានន័យថាដោយធ្វើឱ្យពួកវាអាចបញ្ចូលថ្មឡើងវិញបាន។ ការជំនួសថ្មជាមួយថ្មថ្មីគឺពិតជាមិនអាចប្រើបានទេ ដូច្នេះហើយទើបថ្មកាន់តែច្រើន ដែលមានឥទ្ធិពល ហើយធំវាក្លាយជាបន្ទាប់ដែលមិនអាចនិយាយបានថាថ្លៃណាស់ដើម្បីជំនួសពួកគេហើយបោះចោលពួកគេ។
ថ្មនីកែល-កាដមីញ៉ូម (NiCd) គឺជាថ្មសាកដ៏ពេញនិយមដំបូងគេដែលប្រើអាល់កាឡាំងជាអេឡិចត្រូលីត។ នៅឆ្នាំ 1989 អាគុយអ៊ីដ្រូសែននីកែល-លោហធាតុ (NiMH) ត្រូវបានបង្កើតឡើងដែលមានអាយុកាលយូរជាងថ្ម NiCd ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកគេមានគុណវិបត្តិមួយចំនួន ជាចម្បងថាពួកគេមានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះការបញ្ចូលថ្ម និងការឡើងកំដៅខ្លាំង ជាពិសេសនៅពេលដែលពួកគេត្រូវបានគិតថ្លៃ និយាយអំពីអត្រាអតិបរមារបស់វា។ ដូច្នេះហើយ ពួកគេត្រូវតែសាកថ្មយឺតៗ និងដោយប្រុងប្រយ័ត្ន ដើម្បីជៀសវាងការខូចខាតណាមួយ ហើយត្រូវការពេលវេលាយូរជាងមុន ដើម្បីសាកដោយឆ្នាំងសាកសាមញ្ញ។
បង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 1980 ថ្ម Lithium-ion (LIBs) គឺជាថ្មដែលគេប្រើច្រើនបំផុតនៅក្នុងអ្នកប្រើប្រាស់។ អេឡិចត្រូនិ ឧបករណ៍ថ្ងៃនេះ។ លីចូម គឺជាធាតុមួយក្នុងចំនោមធាតុស្រាលបំផុត ហើយវាមានសក្ដានុពលអេឡិចត្រូគីមីដ៏ធំបំផុតមួយ ដូច្នេះការរួមផ្សំនេះគឺស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការផលិតថ្ម។ នៅក្នុង LIBs អ៊ីយ៉ុងលីចូមផ្លាស់ទីរវាងអេឡិចត្រូតផ្សេងៗគ្នាតាមរយៈអេឡិចត្រូលីតដែលធ្វើពីអំបិល និង សរីរាង្គ សារធាតុរំលាយ (នៅក្នុង LIBs ប្រពៃណីភាគច្រើន) ។ តាមទ្រឹស្តី លោហធាតុលីចូម គឺជាលោហធាតុវិជ្ជមានបំផុតដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់ និងជាជម្រើសដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ថ្ម។ នៅពេលដែល LIBs កំពុងធ្វើការសាកថ្មឡើងវិញ លីចូមអ៊ីយ៉ុងដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមានក្លាយជាលោហធាតុលីចូម។ ដូច្នេះ LIBs គឺជាថ្មសាកដែលពេញនិយមបំផុតសម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងឧបករណ៍ចល័តគ្រប់ប្រភេទ ដោយសារអាយុកាលវែង និងសមត្ថភាពខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បញ្ហាចម្បងមួយគឺថា អេឡិចត្រូលីតអាចហួតបានយ៉ាងងាយ ដែលបណ្តាលឱ្យមានចរន្តអគ្គិសនីខ្លីនៅក្នុងថ្ម ហើយនេះអាចជាគ្រោះថ្នាក់ភ្លើង។ នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង LIBs ពិតជាមិនស្ថិតស្ថេរ និងគ្មានប្រសិទ្ធភាព ដោយសារយូរ ៗ ទៅការចាត់ចែងលីចូមក្លាយទៅជាមិនមានលក្ខណៈឯកសណ្ឋាន។ LIBs ក៏មានអត្រាបន្ទុក និងការបញ្ចេញទឹកទាប ហើយការបារម្ភអំពីសុវត្ថិភាពធ្វើឱ្យពួកវាមិនអាចដំណើរការបានសម្រាប់ម៉ាស៊ីនដែលមានថាមពល និងសមត្ថភាពខ្ពស់ជាច្រើន ឧទាហរណ៍ រថយន្តអគ្គិសនី និងម៉ាស៊ីនកូនកាត់។ LIB ត្រូវបានគេរាយការណ៍ថាបង្ហាញសមត្ថភាពល្អនិងអត្រារក្សាទុកក្នុងឱកាសដ៏កម្រ។
ដូច្នេះហើយ ទាំងអស់គឺមិនល្អឥតខ្ចោះនៅក្នុងពិភពនៃថ្ម ដូចដែលនៅក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ថ្មជាច្រើនត្រូវបានសម្គាល់ថាមិនមានសុវត្ថិភាព ព្រោះវាឆេះ មិនគួរឱ្យទុកចិត្ត និងជួនកាលគ្មានប្រសិទ្ធភាព។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទូទាំងពិភពលោកកំពុងស្វែងរកការកសាងថ្មដែលមានទំហំតូច អាចសាកឡើងវិញបានដោយសុវត្ថិភាព ស្រាលជាងមុន ធន់ជាងមុន ហើយក្នុងពេលតែមួយមានថាមពលខ្លាំងជាង។ ដូច្នេះហើយ ការផ្តោតអារម្មណ៍បានប្តូរទៅជាអេឡិចត្រូលីតក្នុងសភាពរឹងជាជម្រើសដ៏មានសក្តានុពល។ ការរក្សាវាដូចដែលជម្រើសជាច្រើនត្រូវបានសាកល្បងដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ ប៉ុន្តែស្ថេរភាព និងការធ្វើមាត្រដ្ឋានគឺជាឧបសគ្គនៃការសិក្សាភាគច្រើន។ អេឡិចត្រូលីតប៉ូលីម័របានបង្ហាញពីសក្តានុពលដ៏សំខាន់ព្រោះវាមិនត្រឹមតែមានស្ថេរភាពប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងអាចបត់បែនបាន និងមានតម្លៃថោកផងដែរ។ ជាអកុសលបញ្ហាចម្បងជាមួយអេឡិចត្រូលីតវត្ថុធាតុ polymer បែបនេះគឺការប្រព្រឹត្តមិនល្អនិងលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចរបស់ពួកគេ។
នៅក្នុងការសិក្សាថ្មីមួយដែលបានចេញផ្សាយនៅក្នុង ACS អក្សរណាណូ, អ្នកស្រាវជ្រាវ បានបង្ហាញថាសុវត្ថិភាពរបស់ថ្ម និងសូម្បីតែលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតជាច្រើនអាចត្រូវបានពង្រឹងដោយការបន្ថែម nanowires ទៅក្នុងវា ដែលធ្វើឱ្យថ្មកាន់តែអស្ចារ្យ។ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវមកពី College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, China បានបង្កើតនូវការស្រាវជ្រាវពីមុនរបស់ពួកគេ ដែលពួកគេបានបង្កើតនូវម៉ាញេស្យូម borate nanowires ដែលបង្ហាញពីលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិក និងចរន្តល្អ។ នៅក្នុងការសិក្សាបច្ចុប្បន្នពួកគេបានពិនិត្យមើលថាតើនេះក៏នឹងក្លាយជាការពិតសម្រាប់ថ្មនៅពេលដែលដូចនេះ nanowires ត្រូវបានបន្ថែមទៅអេឡិចត្រូលីតវត្ថុធាតុ polymer រដ្ឋរឹង។ អេឡិចត្រូលីតរឹងត្រូវបានលាយជាមួយនឹង 5, 10, 15 និង 20 ទម្ងន់នៃម៉ាញេស្យូម borate nanowires ។ វាត្រូវបានគេមើលឃើញថា nanowires បានបង្កើនការ conductivity នៃ electrolyte វត្ថុធាតុ polymer សភាពរឹង ដែលធ្វើឱ្យថ្មកាន់តែរឹងមាំ និងធន់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងមុនដែលគ្មាន nanowires ។ ការកើនឡើងនៃចរន្តនេះគឺដោយសារតែការកើនឡើងនៃចំនួនអ៊ីយ៉ុងឆ្លងកាត់ និងផ្លាស់ទីតាមអេឡិចត្រូលីត និងក្នុងអត្រាលឿនជាង។ ការដំឡើងទាំងមូលគឺដូចជាថ្មមួយ ប៉ុន្តែជាមួយនឹងការបន្ថែម nanowires ។ នេះបានបង្ហាញពីអត្រាខ្ពស់នៃដំណើរការ និងវដ្តកើនឡើងបើធៀបទៅនឹងថ្មធម្មតា។ ការធ្វើតេស្តសំខាន់នៃការរលាកក៏ត្រូវបានអនុវត្តដែរ ហើយវាត្រូវបានគេឃើញថាថ្មមិនឆេះទេ។ កម្មវិធីចល័តដែលគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះដូចជាទូរសព្ទដៃ និងកុំព្យូទ័រយួរដៃត្រូវដំឡើងកំណែដោយថាមពលផ្ទុកអតិបរមា និងតូចបំផុត។ នេះច្បាស់ជាបង្កើនហានិភ័យនៃការហូរចេញដោយហឹង្សា ហើយវាអាចគ្រប់គ្រងបានសម្រាប់ឧបករណ៍បែបនេះ ដោយសារតែថ្មមានទ្រង់ទ្រាយតូចដែលត្រូវការ។ ប៉ុន្តែដោយសារការប្រើប្រាស់ថ្មធំជាងត្រូវបានរចនា និងសាកល្បង សុវត្ថិភាព ធន់ និងថាមពល សន្មតថាមានសារៈសំខាន់បំផុត។
***
{អ្នកអាចអានឯកសារស្រាវជ្រាវដើមដោយចុចលើតំណ DOI ដែលបានផ្តល់ឱ្យខាងក្រោមនៅក្នុងបញ្ជីប្រភពដែលបានដកស្រង់}
ប្រភព (នានា)
Sheng O et al ។ ឆ្នាំ 2018. Mg2B2O5 Nanowire បានបើកដំណើរការពហុមុខងារ អេឡិចត្រូលីតរដ្ឋរឹង ជាមួយនឹងចរន្តអ៊ីយ៉ុងខ្ពស់ លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកល្អឥតខ្ចោះ និងប្រសិទ្ធភាពមិនឆេះ។ អក្សរណាណូ។ https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00659
