研究

研究人员3D打印多孔碳气沟,可以为未来的空间任务发电

由研究人员领导的新研究加州大学圣克鲁斯(uc santa cruz)和梅式纳米材料能源和传感中心(梯队)开发了用于超低温度超级电容器中的电极的3D印刷多孔碳气凝胶,这可能会在地球和空间中发出未来的任务。

资助美国宇航局,该研究旨在减少在极冷环境中未来任务中使用的车辆和设备的供暖需求,从地球的地区到月球和火星。

“低温储能设备可用于美国宇航局任务和其他应用程序,”UC Santa Cruz的化学教授Yat Li说。“在能量存储装置中加热的加热元件以实现低温操作,增加了额外的重量并需要恒定的电力,因此我们希望通过电极的结构工程来改善低温装置性能。”

国际空间站。照片通过NASA。
国际空间站。照片通过NASA。

3D印刷多孔气凝胶

研究人员使用直接墨水写入3D打印多孔碳气凝胶,使用纤维素纳米晶体的油墨在冷冻干燥气凝胶之前,进一步处理其表面。这使得材料在晶格状结构中具有多个孔的孔,从小到500微米到纳米。

气凝胶的多孔网络增加了离子可以通过电极扩散的速率,以便提供更高的能量存储能力。气凝胶用约1,750m2 / g的表面积印刷,并且当施加5mV / s的电压时,由材料制成的电极具有148.6 f / g的电容。根据研究人员,这远远高于其他低温超级电容器。

在研究期间,包含3D印刷电极的装置能够在低至70摄氏度的温度下促进离子扩散和电荷转移。这是显着的,因为大多数商业锂离子电池和超级电容器的最低工作温度在-20至-40摄氏度之间。

通过组合3D印刷和化学方法来创建其多孔电极,研究人员能够提供对维持超级电容器低温下的快速充电能力的挑战的潜在答案。

该团队将继续与美国国家航空航天局合作,以进一步发展超级电容器的低温性能,可能会用于电源的应用美国宇航局的坚持不懈的流浪者,需要加热器以防止电池系统在火星上冻结,其中温度平均约为-62摄氏度。

有关该研究的进一步详情,可以在标题的论文中找到“印刷多孔碳气凝胶用于低温超级电容器”以纳米字母发布。该研究由B.姚,H.彭,H. Zhang,J.Kang,C.Zhu,G. Delgado,D. Byrne,S. Faulkner,M.Freyman,X. Lu,M. Worsley,Z,卢,M. WorsLy,J. Lu和Y. Li。

美国宇航局的恒定流动站采用带有3D印刷外壳的PIXL X射线设备(如图所示)。照片通过NASA。
美国宇航局的恒定流动站采用带有3D印刷外壳的PIXL X射线设备(如图所示)。照片通过NASA。

使用3D打印来克服具有挑战性的环境

美国宇航局以前转向了添加剂制造,以帮助解决空间旅行,包括极端温度和充满挑战性地形的环境挑战,并优化其营业和自主空间应用中的某些部件。

去年8月,美国宇航局马歇尔太空飞行中心(MSFC)获奖KULR技术组技术协议,可以看到未来的空间任务3D打印备用电池组按需和轨道。电池背部将设计成更安全,防止危险的热失控传播,其中流过电池或电池的电流或电池的电流会导致电池温度上升并可能变得失控。

美国宇航局还试图克服星际空间探索的挑战开发太阳能火箭使用来自阳光的氢气产生推力。研究人员来自约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)正在使用NASA来探索金属3D打印如何为火箭的隔热罩部署,这需要承受数小时的温度,在其阳光下达到约4,500华氏度的温度。

借助金属和碳纤维3D打印机制造商的帮助标记,美国宇航局喷射推进实验室也参加了国防高级研究项目机构(darpa)旨在充分发展的地下挑战可以遍历地下环境的自主机器人如行星探索期间的洞穴。

该团队的自治机器人(命名为星云)每个都有大约15个标记的3D印刷部件。图像通过标记。
该团队的自治机器人(命名为星云)每个都有大约15个标记的3D印刷部件。图像通过标记。

S.ubscribe to.爱游戏备用网址3D印刷行业通讯ayx体育彩票对于添加剂制造的最新消息。您还可以通过以下方式保持联系推特并喜欢我们Facebook。

寻找添加剂制造业的职业?访问3D打印工作在行业中选择角色。

特色图片显示国际空间站。照片通过NASA。