I dispositivi di accumulo di energia e gli schermi dei computer possono sembrare mondi separati, ma non lo sono.

Quando il professore associato Qi Hua Fan del dipartimento di ingegneria elettrica e informatica ha deciso di realizzare un supercondensatore meno costoso per immagazzinare energia rinnovabile, ha sviluppato una nuova tecnologia al plasma che semplificherà la produzione di schermi.

Per il suo lavoro sulle tecnologie a film sottile e plasma, Fan è stato nominato ricercatore dell'anno per il Jerome J. Lohr College of Engineering. La sua ricerca verte sui materiali nanostrutturati utilizzati per il fotovoltaico, accumulo di energia e display.

Realizzazione di elettrodi per supercondensatori

La scorsa primavera Fan ha ricevuto una sovvenzione di prova dal Dipartimento dell'Energia attraverso il North Central Regional Sun Grant Center per determinare se il biochar, un sottoprodotto di un processo che converte i materiali delle piante in biocarburante, potrebbe essere usato al posto del costoso carbone attivo per realizzare elettrodi per supercondensatori.

Sun Grant promuove la collaborazione tra ricercatori di istituti di concessione fondiaria, agenzie governative e il settore privato per sviluppare e commercializzare energie rinnovabili, tecnologie energetiche a base biologica. Le sovvenzioni proof-of-concept consentono ai ricercatori di far avanzare la ricerca promettente al livello successivo verso lo sviluppo e la commercializzazione del prodotto.

"La quantità di carica immagazzinata in un condensatore dipende dalla superficie, "Fan ha spiegato, "e le nanoparticelle di biochar possono creare un'area superficiale estremamente ampia che può quindi contenere più carica".

Deposita il biochar su un substrato utilizzando un processo elettrochimico in attesa di brevetto che ha sviluppato e concesso in licenza a Applied Nanofilms LLC, a Brookings. Nanofilm applicati e Wintek, un'azienda che produce schermi piatti per notebook e touch screen ad Ann Arbor, Michigan, fornito fondi corrispondenti.

Attraverso questo progetto, Fan ha sviluppato un modo più rapido per trattare le particelle di biochar utilizzando una nuova tecnologia chiamata attivazione del plasma. "Trattare significa utilizzare il plasma per modificare la superficie del materiale, come la creazione di pori, " ha detto Fan.

Il trattamento al plasma attiva il biochar in cinque minuti e a temperatura ambiente, Il tifoso ha spiegato. L'attivazione chimica convenzionale richiede diverse ore per essere completata e deve essere eseguita a temperature elevate, circa 1, 760 gradi Fahrenheit.

"Questo consente di risparmiare energia ed è molto più efficiente, " ha detto Fan. In questo progetto, ha collaborato con l'assistente professore Zhengrong Gu nel dipartimento di ingegneria agraria e dei biosistemi, la cui ricerca si concentra su materiali e dispositivi per l'accumulo di energia. Hanno in programma di utilizzare questi risultati promettenti per richiedere finanziamenti federali.

Applicazione del processo al plasma ai display

La tecnica che tratta gli elettrodi di biochar per supercondensatori può essere utilizzata anche nella realizzazione di display, ha spiegato Fan, che era un ricercatore presso Wintek più di 10 anni fa. Dallo scorso autunno, Fan ha collaborato con Wintek su modi per produrre in modo più efficiente, materiali più performanti, come film sottili di silicio e carbonio, per gli allestimenti aziendali.

"Il trattamento al plasma è una tecnologia molto critica nei moderni materiali e dispositivi optoelettronici, " ha spiegato Fan. Il plasma ad alta energia può depositare film sottili altamente trasparenti e conduttivi, creare semiconduttori di alta qualità, e modelli di dispositivi su micro o nanoscala, rendendo così le immagini del display più luminose e chiare.

Fan lavorerà con Wintek per sviluppare un prototipo di sistema al plasma. Il metodo di attivazione ha il potenziale per migliorare l'efficienza della produzione, risparmiando tempo ed energia, ha notato.