Kondenzatori s 2D nanomaterijalima
- Objavljeno u Znanost
U potrazi za učinkovitijim i održivijim energetskim rješenjima, istraživački tim s više sveučilišta postigao je značajnu prekretnicu u tehnologiji kondenzatora. Istraživači sa Sveučilišta u Houstonu, Sveučilišta Jackson State i Sveučilišta Howard razvili su novu vrstu fleksibilnog kondenzatora visoke gustoće energije.
Iako je prototip uređaja veličine samo 2,5 x 2,5 cm, smanjene verzije ove revolucionarne inovacije mogle bi potencijalno revolucionirati sustave za pohranu energije u raznim industrijama, uključujući medicinu, zrakoplovstvo, električne automobile, potrošačku elektroniku i obranu.
U ovoj su studiji istraživači dizajnirali novu vrstu kondenzatora koristeći slojevite polimere s orijentiranim 2D nanopunilima. Maksimizirali su skladištenje energije rasporedivši te materijale u određene slojeve, stvarajući strukturu sličnu sendviču kako bi poboljšali performanse kondenzatora. Dobiveni sendvič je ultratanak, tanji od ljudske kose, a taj novi dizajn pokazao je poboljšane performanse s većom gustoćom energije i učinkovitošću od kondenzatora s nasumično umiješanim nanopunilima.
"Naš rad pokazuje razvoj kondenzatora visoke energije i velike gustoće snage blokirajući puteve električnog proboja u polimernim materijalima pomoću orijentiranih 2D nanopunila", rekao je Maninderjeet Singh, doktor kemijskog inženjerstva i prvi autor rada. "Postigli smo ultra-visoku gustoću energije od približno 75 J/cm³, najveću zabilježenu za polimerni dielektrični kondenzator do danas."
Istraživački tim upotrijebio je materijale kao što su slojeviti silikat tinjac i heksagonalni bor nitrid (hBN) te su opažena značajna poboljšanja dielektrične permitivnosti čak i s minimalnim volumnim udjelom (1%) nanopunila.
Istraživači očekuju da će se ovi hibridni kondenzatori koristiti u širokom rasponu aplikacija u budućnosti i planiraju nastaviti raditi na proširenju mogućnosti pohrane energije razvojem kontinuiranih organsko-anorganskih sučelja u takvim nanokompozitima.
Potencijalne primjene ovih kondenzatora visoke gustoće energije su brojne. Istraživači predviđaju da će se kondenzatori u konačnici koristiti u medicinskim uređajima poput srčanih stimulatora i defibrilatora, kao i u primjenama u elektronici, električnim vozilima, energetskim sustavima itd.
Istraživanje objavljeno u časopisu ACS Nano možete pronaći na ovoj poveznici.