17.9.2021
Doktorsavhandling i fysik
MSc Maedeh Arvanis doktorsavhandling i fysik framläggs till offentlig granskning torsdag 23.9.2021 vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter Materials and Devices for Energy Autonomous Distributed Electronics.
Avhandlingens huvudtema handlar om möjliggörande av autonoma energilösningar för distribuerade sensorlösningar i sakernas internet (från engelskans ”Internet of things”, IoT).
Avhandlingen, som består av fyra publikationer, visar på olika sätt hur vi kan utvinna och lagra energi med hjälp av komponenter som tillverkas med trycktekniker.
De två första publikationerna behandlar förbättrade egenskaper i tryckta superkondensatorer.
Superkondensatorer är lovande komponenter för korttidslagring av energi tack vare användning av icke-giftiga material och bättre livscykel i förhållande till batterier. I den första artikeln rapporteras ett nytt material – och processkoncept för monolitisk tillverkning av superkondensatorer som ger minimala elektriska förluster. Monolitiska superkondensatorer har fördelar som snabb och enkel tillverkning och förbättrad systemintegration i förhållande till laminerade kondensatorer. Tidiga komponenter uppvisade vissa nackdelar i form av ökad ekvivalent serieresistans (equivalent series resistance, ESR) och läckströmmar. I artikeln visar vi hur man kan tillverka en monolitisk superkondensator med hjälp av ett komposterbart membran som är gjort av ett tryckbart kompositmaterial gjord av en blandning av kitosan och mikrofibrillerad cellulosa och som uppvisar egenskaper likt de laminerade.
I den andra artikeln tillverkades miljövänliga och flexibla superkondensatorer med reducerat ESR med hjälp av en aluminiumbaserad strömkollektor som skyddas av en grafitfolie överstruket med ett kompakt grafitbläck. Dessa förbättrade strömkollektorer minskade ESR med 80% i förhållande till användningen av endast grafitbläck. Vidare kunde vi visa att korrosion i kollektorn förhindrades av det kompakta grafitlagret och ledde till stabil operation i mera än 950 dagar.
Avhandlingens andra tema är integrering av flexibla solcellsmoduler med tryckta, monolitiska superkondensatormoduler för energisnåla autonoma komponenter. Vi kunde visa att solcellsmodulen kunde förse en seriekopplad superkondensator med tillräcklig energi från inomhusbelysning för att potentiellt kunna fungera som en energikälla för trådlösa sensorer i flera dagar.
Avhandlingens sista tema handlar om förbättrad tillvaratagning av solenergi. Vi har studerat fotoinducerad energi- och elektronöverföring mellan lågdimensionella havledarstrukturer (kvantpunkter) och substituerade phtalocyaniner. Med hjälp av fotoelektrokemiska och noggranna optiska mätningar har vi kunnat påvisa att en exciterad kvantpunkt kan överföra ett elektronhål till den organiska acceptorn. Dessa materialsystem kan bli potentiella fotovoltaiska system i framtiden.
Maedeh Arvani disputerar vid Åbo Akademi torsdagen den 23 september 2021 kl. 13. Opponent är professor Dipti Gupta, Indian Institute of Technology Bombay, Indien och kustos är professor Donald Lupo, Tammerfors universitet.
Publiken är välkommen att följa disputationen på distans, klicka här för att delta. Se nedan för praktiska anvisningar.
Avhandlingen finns elektroniskt i Doria.
Ingen bild på disputanden.
Praktiska anvisningar för att följa med disputationen på distans
För att följa med disputationen behövs programvaran Zoom eller webbläsaren Google Chrome. Du behöver inte skapa ett Zoom-konto för att kunna följa med disputationen. Om du installerar appen deltar du genom att klicka på möteslänken varefter du bör tillåta att länken öppnas i Zoom-appen.
I slutet av tillställningen är det möjligt att ställa frågor. Har du en fråga kan du visa det genom funktionen ”Raise Hand”. Förbered dig gärna genom att ha en mikrofon installerad på din dator eller genom att ha frågan färdigt formulerad i ett textdokument på datorn därifrån du sedan kopierar in den i Zooms chattfunktion då du får tillstånd att ställa din fråga.