ఎలక్ట్రానిక్స్లోని బ్యాటరీలు సరికొత్తగా ఉన్నప్పుడు అవి ఉన్నంత కాలం ఉండవని ఎప్పుడైనా గమనించారా?
ఆస్టిన్ వద్ద టెక్సాస్ విశ్వవిద్యాలయం నేతృత్వంలోని అంతర్జాతీయ పరిశోధనా బృందం డిగ్రేడేషన్ అని పిలువబడే ఈ ప్రసిద్ధ బ్యాటరీ ఛాలెంజ్ను ట్విస్ట్తో తీసుకుంది. మనలో చాలా మంది ప్రతిరోజూ ఉపయోగించే వాస్తవ ప్రపంచ సాంకేతిక పరిజ్ఞానంపై వారు తమ పనిని కేంద్రీకరిస్తున్నారు: వైర్లెస్ ఇయర్బడ్లు. ఈ చిన్న పరికరాల్లో నిండిన అన్ని సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క సంక్లిష్టతలను అర్థం చేసుకోవడానికి వారు ఎక్స్-రే, ఇన్ఫ్రారెడ్ మరియు ఇతర ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీలను అమలు చేశారు మరియు వారి బ్యాటరీ జీవితాలు కాలక్రమేణా ఎందుకు క్షీణించాయో తెలుసుకోండి.
“ఇది నా వ్యక్తిగత హెడ్ఫోన్లతో ప్రారంభమైంది; నేను సరైనదాన్ని మాత్రమే ధరిస్తాను, రెండు సంవత్సరాల తరువాత, ఎడమ ఇయర్బడ్ చాలా ఎక్కువ బ్యాటరీ జీవితాన్ని కలిగి ఉందని నేను కనుగొన్నాను” అని కాక్రెల్ స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క వాకర్ విభాగంలో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ యిజిన్ లియు అన్నారు మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్, ప్రచురించిన కొత్త పరిశోధనలకు నాయకత్వం వహించారు అధునాతన పదార్థాలు. “కాబట్టి, మేము దానిని పరిశీలించాలని నిర్ణయించుకున్నాము మరియు మనం కనుగొనగలిగాము.”
కాంపాక్ట్ పరికరంలోని ఇతర క్లిష్టమైన భాగాలు, బ్లూటూత్ యాంటెన్నా, మైక్రోఫోన్లు మరియు సర్క్యూట్లు వంటివి బ్యాటరీతో ఘర్షణ పడ్డాయి, సవాలు చేసే సూక్ష్మ పర్యావరణాన్ని సృష్టిస్తాయి. ఈ డైనమిక్ ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతకు దారితీసింది – బ్యాటరీ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ భాగాలలో వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలు – ఇది బ్యాటరీని దెబ్బతీసింది.
వాస్తవ ప్రపంచానికి గురికావడం, అనేక విభిన్న ఉష్ణోగ్రతలు, గాలి నాణ్యత మరియు ఇతర వైల్డ్కార్డ్ కారకాలతో కూడా ఒక పాత్ర పోషిస్తుంది. బ్యాటరీలు తరచుగా కఠినమైన వాతావరణాలను తట్టుకునేలా రూపొందించబడ్డాయి, కాని తరచూ పర్యావరణ మార్పులు వారి స్వంత మార్గంలో సవాలుగా ఉన్నాయి.
ఫోన్లు, ల్యాప్టాప్లు మరియు వాహనాలు వంటి వాస్తవ ప్రపంచ పరికరాలకు బ్యాటరీలు ఎలా సరిపోతాయనే దాని గురించి మరింత ఆలోచించాల్సిన అవసరాన్ని ఈ పరిశోధనలు వివరిస్తాయి. నష్టపరిచే భాగాలతో పరస్పర చర్యలను తగ్గించడానికి వాటిని ఎలా ప్యాక్ చేయవచ్చు మరియు వేర్వేరు వినియోగదారు ప్రవర్తనల కోసం వాటిని ఎలా సర్దుబాటు చేయవచ్చు?
“పరికరాలను ఉపయోగించడం వల్ల బ్యాటరీ ఎలా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు పని చేస్తుంది” అని ఈ కాగితం యొక్క మొదటి రచయిత మరియు లియు ల్యాబ్లోని పోస్ట్డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు గ్వాన్నన్ కియాన్ అన్నారు. “అవి వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలకు గురవుతాయి; ఒక వ్యక్తికి మరొక వ్యక్తి కంటే భిన్నమైన ఛార్జింగ్ అలవాట్లు ఉన్నాయి; మరియు ప్రతి ఎలక్ట్రిక్ వెహికల్ యజమాని వారి స్వంత డ్రైవింగ్ శైలిని కలిగి ఉంటారు. ఇదంతా విషయాలు.”
ప్రయోగాలు చేయడానికి, లియు మరియు అతని బృందం మెకానికల్ ఇంజనీర్ ఓఫోడైక్ యెహెజ్కోయ్ నేతృత్వంలోని యుటి యొక్క ఫైర్ రీసెర్చ్ గ్రూపుతో కలిసి పనిచేశారు. యుటి ఆస్టిన్ మరియు సిగ్రే ఇంక్ వద్ద తమ ప్రయోగశాల ఎక్స్-రే టెక్నాలజీని పూర్తి చేయడానికి వారు యెహెజ్కోయ్ యొక్క పరారుణ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించారు. కాని పూర్తి చిత్రాన్ని పొందడానికి, లియు మరియు అతని బృందం గ్రహం మీద అత్యంత శక్తివంతమైన ఎక్స్-రే సౌకర్యాల వైపు తిరిగింది.
వారు SLAC నేషనల్ యాక్సిలరేటర్ లాబొరేటరీ యొక్క స్టాన్ఫోర్డ్ సింక్రోట్రోన్ రేడియేషన్ లైట్సోర్స్, బ్రూక్హావెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ యొక్క నేషనల్ సింక్రోట్రాన్ లైట్ సోర్స్ II, ఆర్గోన్నే నేషనల్ లాబొరేటరీ యొక్క అధునాతన ఫోటాన్ సోర్స్ మరియు ఫ్రాన్స్లోని యూరోపియన్ సింక్రోట్రోట్రాన్ రేడియేషన్ ఫెసిలిటీ (ESRF) నుండి వారు సహకరించారు. ఈ జాతీయ మరియు అంతర్జాతీయ సంస్థలు పరిశోధకులకు ప్రపంచ స్థాయి సింక్రోట్రోన్ సదుపాయాలకు ప్రాప్యతను ఇస్తాయి, నిజ జీవిత పరిస్థితులలో బ్యాటరీల యొక్క దాచిన డైనమిక్స్ను వెలికితీసేందుకు వీలు కల్పిస్తుంది.
“ఎక్కువ సమయం, ప్రయోగశాలలో, మేము సహజమైన మరియు స్థిరమైన పరిస్థితులు లేదా విపరీతాలను చూస్తున్నాము” అని బ్రూక్హావెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీలో భౌతిక శాస్త్రవేత్త జియాజింగ్ హువాంగ్ అన్నారు. “మేము కొత్త రకాల బ్యాటరీలను కనుగొని, అభివృద్ధి చేస్తున్నప్పుడు, ప్రయోగశాల పరిస్థితులు మరియు వాస్తవ ప్రపంచం యొక్క అనూహ్యత మధ్య తేడాలను మనం అర్థం చేసుకోవాలి మరియు తదనుగుణంగా స్పందించాలి. ఎక్స్-రే ఇమేజింగ్ దీని కోసం విలువైన అంతర్దృష్టులను అందించగలదు.”
వాస్తవ ప్రపంచ పరిస్థితులలో తన బృందం బ్యాటరీ పనితీరును పరిశీలిస్తూనే ఉంటుందని లియు చెప్పారు. ఆ పని మా ఫోన్లు, ల్యాప్టాప్లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలకు శక్తినిచ్చే బ్యాటరీల వంటి పెద్ద కణాలకు విస్తరించవచ్చు.
పూర్తి బృందంలో ఇవి ఉన్నాయి: వాకర్ డిపార్ట్మెంట్ ఆఫ్ మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క టియాన్క్సియావో సన్ మరియు ఐర్టన్ ఎం. యాన్యాచి; గిబిన్ జాన్, జిజౌ లి, డెకావో మెంగ్, వివేక్ థాంపీ, సాంగ్-జూన్ లీ, జూన్-సిక్ లీ మరియు స్లాక్ యొక్క పియరో పియానెట్టా; షెరాజ్ గుల్ మరియు సిగ్రేకు చెందిన వెన్బింగ్ యున్; బ్రూక్హావెన్ నేషనల్ లాబొరేటరీకి చెందిన జియాజింగ్ హువాంగ్, హన్ఫీ యాన్ మరియు యోంగ్ ఎస్. చు; అర్గోన్నే నేషనల్ లాబొరేటరీకి చెందిన జువాన్జువాన్ హువాంగ్ మరియు షెల్లీ డి. కెల్లీ; ESRF యొక్క పీటర్ క్లోటెన్స్; మరియు పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన కేజీ జావో.