Науковці з університету в Рочестере (Великобританія) досягли певних успіхів в розробці нового елемента живлення для електронних пристроїв, в основі якого лежить перетворення енергії, яка виділяється при розпаді ядер, в електричний струм. У перспективі, така «атомна батарейка» працюватиме в 200 разів довше за сучасні зразки.
На думку авторів проекту, нині потреба в джерелах живлення для електронних пристроїв є чималою. Впродовж десятків років фахівці вирішують завдання перетворення енергії простого ядерного розпаду в електричний струм. І ось нарешті дослідники знайшли спосіб підвищити ефективність перетворення, що може призвести до появи нового типу батарей, здатних роками виробляти енергію.
Насамперед, проект розраховано на ті сфери застосування, в яких джерело енергії недоступне для заміни і ремонту, або ж доступитись до нього досить складно. Оскільки нові батареї можуть надійно працювати без підзарядки чи заміни багато років, вони були б ідеальним вибором для застосування в таких медичних приладах, як стимулятори серця, імплантовані дефібрилятори й інші аналогічні пристрої. Наразі для заміни і налагодження батарей у цих приладах необхідне хірургічне втручання. Також місцем застосування «довгограючих» джерел енергії є космічні зонди і глибоководні дослідницькі апарати.
Принцип роботи нової батареї відомо ось уже півсотні років, однак через незначний вихід енергії, він практичного застосування не набув. Розвиток технологій дозволив довести його до прийнятних величин, значно збільшивши площу поверхні, на якій виробляється струм. Замість спроб винаходу нових, більш активних матеріалів, науковці зосередились на тому, щоб збільшити площу, замінивши пласку поверхню об’ємною. Струм виникає, коли електрони, випромінювані радіоактивним газом, наприклад, тритієм, потрапляють на пластину з кремнію, на поверхні якої сформований p-n перехід. Струм дуже малий, навіть нижче, аніж у звичайної сонячної батареї, що й заважало на практиці використовувати батареї. Проблема полягає в тому, що утворені електрони розлітаються у всіх напрямках і лише частина з них попадає на пластину. Щоб перехопити якнайбільше електронів, що виділяються у результаті розпаду, науковці вирішили накрити пласку поверхню кремнію своєрідними колодязями, кожен з яких буде заповнений радіоактивним газом. У цьому випадку, практично усе випромінювання попадає на кремній і перетвориться в струм. Колодязі мають діаметр біля одного мікрона і глибину близько 40 мікронів. Після того, як колодязі сформовані за допомогою травлення, на їхній внутрішній поверхні створюється p-n перехід товщиною в десяту частку мікрона. Результат – десятикратне збільшення струму порівняно з пласкою поверхнею. Дослідники вже працюють над поліпшенням цього результату, гадаючи, що застосування регулярної сітчастої структури колодязів здатне дати 160-кратне збільшення виходу енергії порівняно з поточним результатом.
|
