«Идеальный» накопитель энергии собрали по модели бутерброда — Naked Science
24.08.2016
4 минуты
Редакция
58

«Идеальный» накопитель энергии собрали по модели бутерброда

Ученые из Университета штата Пенсильвания создали многослойный нанокомпозитный материал с повышенными теплостойкостью и плотностью энергии по сравнению с биаксиально-ориентированной полипропиленовой пленкой (БОПП). Об этом сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences.

idealenergys

БОПП — двумерная полимерная пленка, которая широко применяется при производстве гибких упаковок для пищевых и непищевых продуктов. Благодаря высокой температуре плавления полипропилена (150 градусов по Цельсию) БОПП также используется как диэлектрик конденсаторов и электроизоляционный материал. Ее недостатком является невозможность увеличить напряженность электрического поля без снижения стабильности и эффективности заряда и разряда.

 

«Полимеры идеально подходят для хранения энергии: они легкие, масштабируемые и обладают высокой электрической прочностью. Но БОПП, которая используется в гибридных автомобилях и электромобилях, неустойчива к рабочей температуре без дополнительной системы охлаждения. Это увеличивает вес транспорта и расходы на обслуживание», — сообщил профессор Кин Ван.

 

В новом исследовании ученые создали новый тип диэлектрика с двумя наружными слоями из нанолистов нитрида бора и одним центральным — из титаната бария. Верхние слои выполняли функцию изолятора и препятствовали инжекции носителя заряда, тогда как центральный отличался высокой диэлектрической проницаемостью. Многослойная структура защищала нанокомпозит от пробивного напряжения — минимального напряжения, при котором происходит пробой изоляции.

 

Материал получил название SSN-x, где x — процент титаната бария в центральном слое. Испытания показали, что при нагревании до 150 градусов по Цельсию SSN-x обладает энергией заряда и разряда, аналогичной рабочему уровню БОПП при 70 градусах по Цельсию. При этом плотность энергии нового диэлектрика оказалась выше, что позволяет производить на его основе более компактные и легкие накопители для нужд транспортной и авиационно-космической промышленности.

 

Кроме того, SSN-x не требует использования дорогостоящего оборудования: помимо прочего, на одном из этапов изготовления БОПП очищенный полипропилен, размещенный на барабане, охлаждается в водяной ванне для формирования пленки. Как отметили авторы, новый материал способен более чем на 30 тысяч циклов непрерывной переполяризации в течение суток без деградации электрофизических характеристик.

 

В ближайшее время исследователи намерены найти инвесторов или партнеров для коммерциализации материала. Ключевой задачей команды будет выяснить, возможно ли производство SSN-x в промышленных масштабах по разумной цене.

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Вчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: