Инженеры из Университета Пенсильвании (США) создали полимерный конденсатор, который работает при рекордных температурах до 250 °C и накапливает в четыре раза больше энергии, чем существующие аналоги. Технология позволит повысить эффективность электромобилей и центров обработки данных, сообщает издание Interesting Engineering.
Проблема современных полимерных конденсаторов в том, что они разрушаются уже при нагреве выше 100 °C. Для работы в условиях высоких температур их приходится охлаждать, что увеличивает стоимость и вес оборудования.
Исследователи решили эту задачу, создав сплав из двух термостойких и недорогих пластиков — полиэфирэфиркетона и полибутилендифосфодиэтиленгликоля. При смешивании материалы не соединяются полностью, а образуют трёхмерные границы раздела на наноуровне. Эти наноинтерфейсы действуют как барьеры, блокирующие утечку заряда.
Благодаря этому новый диэлектрик сохраняет стабильность в экстремальном диапазоне температур: от -65 до +250 °C. При этом его диэлектрическая проницаемость достигает 13,5, тогда как у каждого из компонентов по отдельности этот показатель ниже 4.
Такие характеристики означают, что инженеры смогут либо в четыре раза увеличить мощность устройств при тех же габаритах, либо уменьшить размеры оборудования в четыре раза без потери производительности. Это критически важно для создания компактных силовых установок в электромобилях и серверном оборудовании.
«Полимерные конденсаторы могут препятствовать развитию комплексных систем для электромобилей, центров обработки данных, космических исследований и многого другого. Для работы обычных полимерных конденсаторов требуется охлаждение. Наш подход решает эту проблему и позволяет увеличить мощность в четыре раза — или сохранить ту же мощность в устройстве в четыре раза меньшего размера», — объяснила соавтор исследования Ли Ли, постдокторант кафедры электротехники Пенсильванского университета.
Учёные уже подали заявку на патент и работают над коммерциализацией технологии. Оба использованных полимера доступны на рынке и не требуют сложных процессов для производства плёнок, что упрощает масштабирование производства.
Эта разработка важна, чтобы мотивировать людей переходить на электромобили. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», каждые 200 электрокаров или гибридов на дорогах снижают уровень диоксида азота (NO₂) в воздухе на 1,1%. Новый конденсатор, выдерживающий экстремальные температуры, решает одну из ключевых технических проблем электромобилей, делая их надежнее и эффективнее, а значит — привлекательнее для массового потребителя, что в конечном итоге ведет к снижению городского смога и улучшению экологии.