L’utilizzo di nuovi diodi magnetici in smartphone e laptop permette può ridurre l’energia dissipata dalla commutazione, allungando la vita alle batterie
Aumentare la durata delle batterie senza agire sull’accumulo
(Rinnovabili.it) – Le prestazioni dell’elettronica di largo consumo, dai cellulari ai computer portatili, migliorano rapidamente. I progressi nel campo della “durata batterie” di questi dispositivi, tuttavia, hanno ritmi decisamente più lenti. Un gruppo di fisici dell’Università del Missuri spera ora di aver trovato la chiave per garantire ai consumatori autonomie molto più generose ma senza agire direttamente sull’accumulo. Il gruppo, guidato dal professor Deepak K. Singh ha sviluppato un dispositivo capace di aumentare la durata delle batterie potenzialmente di un centinaio di volte.
Nel dettaglio i ricercatori hanno studiato un nuovo design che riducesse efficacemente la perdita di potenza e la creazione di calore nei tradizionali diodi in silicio, elementi che in elettronica controllano il flusso della corrente. Il segreto del successo sta nell’utilizzo di un innovativo materiale magnetico, su cui il gruppo ha presentato domanda di brevetto, che abbassa il consumo di energia della batteria di tre ordini di grandezza.
“I diodi a semiconduttore, spesso realizzati in silicio o germanio, sono elementi chiave nei moderni dispositivi elettronici”, spiega Singh. “Normalmente conducono corrente e tensione attraverso il dispositivo in una sola direzione di polarizzazione, e quando la tensione viene invertita, la corrente si interrompe. Questo processo di commutazione costa parecchia energia a causa della dissipazione o dell’esaurimento della fonte energetica, influenzando così la durata della batterie. Sostituendo il semiconduttore con un sistema magnetico, eravamo convinti di poter creare un dispositivo energeticamente efficace che consumasse molta meno energia”. Convinzione che si è dimostrata esatta.
Il team di Singh ha creato in laboratorio un materiale bidimensionale nanostrutturato depositando una lega magnetica sulla mascherina a nido d’ape di una superficie in silicio. Il nuovo materiale conduce corrente unidirezionale e mostra una potenza dissipativa significativamente inferiore rispetto a un tradizionale diodo a semiconduttore. Il diodo magnetico apre la strada a nuovi transistor e amplificatori capaci di dissipare pochissima energia, aumentando così l’efficienza della fonte. Ciò potrebbe significare – spiegano i fisici- riuscire ad aumentare la durate delle batterie di oltre un centinaio di volte e ridurre, ad esempio, il calore generato nelle CPU dei laptop. “Anche se è necessario lavorare ancora per sviluppare il prodotto finale – ha aggiunto Singh – il dispositivo reale potrebbe far sì che una normale carica di 5 ore si trasformi in oltre 500 ore di energia”.
