Незаметный индуктор, который может многое изменить

Это устройство, на которое сегодня мало кто обращает особое внимание, является базовой составляющей современной техники. Катушки индуктивности повсюду: в сотовых телефонах, ноутбуках, радиоприемниках, телевизорах, автомобилях. Впрочем, что для некоторых может быть удивительным, сегодня они мало чем отличаются от первых. разработан почти 200 лет назад Майклом Фарадеем (1).

Это не означает, к сожалению, что знаменитый физик в 1831 году так далеко опередил свое время. Только что катушка он не сильно изменился за эти годы, оставаясь относительно отсталым, массивным элементом среди постоянно миниатюризирующейся электроники. Однако недавно появилась возможность уменьшить размер и вес и этого компонента.

Это стало возможным благодаря работе группы ученых из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре под руководством профессора Каустава Банерджи с факультета электротехники и вычислительной техники. Он и его коллеги Цзяхао Кан, Цзюнкай Цзян, Сюэцзюнь Се, Чже Хван Чу и Вей Лю, а также многочисленные исследователи из китайских и японских университетов описали метод, использующий явление кинетической индуктивностичто приводит к радикально новой конструкции индуктора.

Основа явление кинетической индуктивностив котором вместо переменного магнитного поля, индуцирующего встречный ток, как в магнитной индуктивности, инерция молекул, несущих электрический ток, такие как электроны, выступает против изменения их движения. Катушки генерируют оба магнитная индуктивностьи kinetycznąоднако в типичных металлических проводниках кинетическая индуктивность настолько мала, что незаметна.

«» Объясняет Банерджи в публикации.

В отличие от магнитных, кинетическая индуктивность не зависит от поверхности катушки. Индукторы на основе магнитной индуктивности нельзя уменьшить так же, как с другими электрическими компонентами, потому что для получения определенной площади необходима определенная площадь. магнитный поток.

Команда UCSB разработала спиральный индуктор нового типа, состоящий из (2). Однослойный графен имеет слишком большое сопротивление, чтобы его можно было приложить к катушке. Эту проблему решает многослойная структура графена, но стыки между слоями вызывают проблемы с так называемым момент релаксации импульса. Ученые преодолели эту трудность с помощью процесса интеркаляции между слоями графена, который не только уменьшил сопротивление, но и разделил слои графена достаточно далеко, чтобы увеличить время релаксации и тем самым увеличить кинетическую индуктивность.

2. Визуализация многослойной графеновой катушки

Катушка нового типа, работающая в диапазоне частот 10-50 ГГц, предлагает в XNUMX раза большую плотность индуктивности, чем традиционная катушка индуктивности, которая уменьшает поверхность на одну треть, и в то же время обеспечивает чрезвычайно высокий КПД. Ранее высокая индуктивность и уменьшенный размер были недостижимой комбинацией. Исследователи говорят, что есть много возможностей для дальнейшего увеличения плотности индуктивности за счет повышения эффективности процесса интеркаляции, который все еще находится в стадии изучения.