«Керамика обычно является выбором в качестве диэлектриков для аккумулирования энергии для высокотемпературных применений, но она тяжелая, вес является важным фактором, и они часто также являются хрупкими», — сказал Цин Ван, профессор материаловедения и инженерии в Пенсильвании. «Полимеры имеют низкую рабочую температуру, поэтому вам нужно добавить систему охлаждения, увеличив объем, чтобы эффективность системы снизилась, а вместе с ней и надежность».Диэлектрики — это материалы, которые не проводят электричество, но при воздействии электрического поля накапливают электричество. Они могут очень быстро высвобождать энергию для запуска двигателя или для преобразования постоянного тока в батареях в переменный ток, необходимый для привода двигателей.Для таких приложений, как гибридные и электрические автомобили, аэрокосмическая силовая электроника и оборудование для подземных газовых и нефтяных разведок, требуются материалы, выдерживающие высокие температуры.
Исследователи разработали сшитый полимерный нанокомпозит, содержащий нанолисты нитрида бора. Этот материал обладает высоковольтной способностью накапливать энергию при повышенных температурах, а также может иметь фотошаблон и гибкий. Исследователи сообщают о своих результатах в недавнем выпуске журнала Nature.
Этот полимерный композит из нитрида бора может выдерживать температуры более 480 градусов по Фаренгейту при приложении высокого напряжения. Материал легко изготавливается путем смешивания полимера и нанолистов с последующим отверждением полимера под действием тепла или света для образования поперечных связей. Поскольку нанолисты крошечные — около 2 нанометров в толщину и 400 нанометров в поперечном размере, материал остается гибким, но комбинация обеспечивает уникальные диэлектрические свойства, которые включают более высокое напряжение, термостойкость и гибкость.
«Наш следующий шаг — попытаться создать этот материал в больших масштабах и применить его в реальных условиях», — сказал Ван. «Теоретически не существует точного предела масштабируемости».