- 美發(fā)現(xiàn)納米真空管 能量密度大于鋰離子電池
- 納米尺寸的真空管數(shù)組的能量密度應(yīng)可達(dá)到鋰離子電池的三倍
- 其充放電頻率將超越其他所有的組件
- 納米真空管可以保持?jǐn)?shù)年的電氣能量不損失，也可能做為非易失性內(nèi)存組件
目前，仍經(jīng)常有科學(xué)家們?cè)噲D對(duì)真空管(vacuumtubes)進(jìn)行微型化改造，不過(guò)成功的案例卻不多，主要是因?yàn)樵摲N用玻璃封裝的閥門已經(jīng)在大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域被晶體管取代。
而美國(guó)伊利諾大學(xué)香檳分校(UniversityofIllinoisatUrbana-Champaign)的研究人員則認(rèn)為，真空管可用以做為高能量密度電池或是非易失性內(nèi)存的基礎(chǔ)；據(jù)說(shuō)在理論上，納米尺寸的真空管數(shù)組的能量密度應(yīng)可達(dá)到鋰離子電池的三倍。
伊利諾大學(xué)的研究人員AlfredHubler與OnyeamaOsuagwu，發(fā)表了一篇題為：“數(shù)字量子電池：將能量與密度儲(chǔ)存在納米真空管數(shù)組中”的論文，不過(guò)相關(guān)研究仍在理論階段，還有待進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。
該論文的基礎(chǔ)是建立在場(chǎng)發(fā)射器件(field-emissiondevices)具備明顯可允許電流通過(guò)結(jié)構(gòu)的研究上；作者聲稱，將場(chǎng)發(fā)射器件通過(guò)適當(dāng)?shù)募{米等級(jí)設(shè)計(jì)，能將電擊穿(electricbreakdown)以量子化現(xiàn)象壓縮；在10納米的間隙距離之下，其電容量卻會(huì)非常大。
該納米真空管數(shù)組的架構(gòu)，是以比10納米臨界間距稍大的距離，以陰極、陽(yáng)極、陰極的規(guī)則來(lái)垂直排列，與現(xiàn)今尖端微影技術(shù)的節(jié)點(diǎn)相當(dāng)。論文作者指出，真空管的能量密度是受真空擊穿(vacuumbreakdown)所限制，不過(guò)在大氣壓力低于106torr的情況下，擊穿場(chǎng)就不會(huì)依賴剩余氣體(residualgas)，而是隨著電極表面的特性。
論文指出，納米真空管的能量/功率密度會(huì)大于鋰離子電池以及電化學(xué)電容器(electrochemicalcapacitors)，估計(jì)重量能量密度可達(dá)每公斤1-Mjoule，體積能量密度則可達(dá)每立方公尺3-Gjoules。而且這種數(shù)字量子電池(雖然需要數(shù)十億顆真空管組合成的數(shù)組)，還有許多其他的優(yōu)勢(shì)。
首先，這種真空管能以傳統(tǒng)的微影技術(shù)與晶圓廠適用的金屬材料、硅晶圓基板來(lái)生產(chǎn)，并可利用氧化硅來(lái)做為真空管的絕緣壁；其陽(yáng)極材料則建議采用碳納米管，陰極材料則可使用鎢(tungsten)。除此之外，這種電池能輕易地被整合到IC基板中，做為芯片上的可充電式電池。
該真空管數(shù)組還有其他的優(yōu)點(diǎn)，包括其充放電頻率將超越其他所有的組件；論文作者并指出，由于納米真空管可以保持?jǐn)?shù)年的電氣能量不損失，因此也可能做為非易失性內(nèi)存組件。
