Ученые намерены масштабировать производство диэлектриков для хранения энергии

Простые в изготовлении, дешевые, легкие, гибкие диэлектрические полимеры, способные работать при высоких температурах, могут оказаться эффективным решением для хранения энергии и ее преобразования в электрическом транспорте, а также для других высокотемпературных применений.

К такому выводу пришли инженеры из Пенсильванского университета штата.

«Обычно для высокотемпературного хранения энергии используется керамика, но она тяжелая и часто хрупкая», сообщил профессор материаловедения Цинь Вон. „Полимеры же обладают низкой рабочей температурой, и потому требуется добавить систему охлаждения, что приведет к увеличению объема системы, снизит ее эффективность и надежность“.

Другое дело — диэлектрики

Диэлектрики — это такие материалы, которые не проводят электричество, но под воздействием электрического поля накапливают электричество. Они способны очень быстро выпускать энергию, что достаточно для запуска автомобильного двигателя или для преобразования прямого тока в аккумуляторах в альтернативный ток для двигателя.

Области применения наподобие гибридного и электрического транспорта, космической электроники, а также добычи нефти и газа нуждаются в материалах, способных противостоять высоким температурам. Исследователи разработали поперечно связанный полимерный нанокомпозит, содержащий нанолисты нитрида бора. Этот материал обладает высоковольтной емкостью для хранения энергии в условиях повышенных температур и достаточно гибок.

Результаты исследования ученые опубликовали в издании Nature.

Знакомьтесь — нитрид бора

Композитный полимер, нитрид бора способен противостоять температурам выше 480 градусов по Фаренгейту под воздействием высоких напряжений. Материал получается в процессе смешивания полимера и нанолистов, а затем полимер обрабатывается высокой температурой или светов для создания поперечных связей. Поскольку нанолисты невелики — около 2 нанометров толщиной и порядка 400 нанометров латеральной величины, то материал сохраняет гибкость, и, кроме того, сочетание обеспечивает уникальные диэлектрические свойства, включая повышенное допустимое напряжение, термостойкость и устойчивость к сгибанию.

«Теперь мы попытаемся изготовить большую партию этого материала и запустить его реальное применение», сказал Вон. „Теоретически предела масштабирования не существует“.