(图示为研究人员拿着柔性电介质材料。放大图为氮化硼纳米片。图片来源:Qing Wang, Penn State)
根据一支来自美国宾夕法尼亚州立大学的工程师们,制造简易,成本低,重量轻,柔性介电聚合物,可以在高温下工作,这些可能是能量储存和电动汽车以及其他高温功率转换应用的解决方案。
“陶瓷通常是高温储能介质应用的选择,但他们的很重,重量是一个考虑因素,而他们还往往很脆”,宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系教授Qing Wang说。“聚合物具有较低的工作温度,所以你需要加一个冷却系统,这样会增加体积,因此系统效率和可靠性都会降低。”
电介质是不导电的材料,但是当暴露于电场时可以存储电力。他们可以非常迅速地释放能量,以满足发动机起动,或将交流电转换成直流电来驱动电机。
像混合动力和电动汽车,航天电力电子和地下的天然气和石油勘探设备这样的应用,均要求材料能够承受高温。研究人员开发了一种含有氮化硼纳米片的交联聚合物纳米复合材料。这种材料具有在高温下的储能的高电压能力,还可以按照图案制备,并且是柔性的。研究人员们在最新的《Nature》杂志上报道了他们的结果。
这种氮化硼聚合物复合材料可以在高电压下承受超过480华氏度的高温。这种可以通过聚合物和纳米片混合轻易制备,然后将聚合物固化或者通过加热或光来创建联结。因为纳米片很微小——厚度约为2纳米至400纳米,该材料仍然是柔性的,但是这个组合提供了独特的介电性能,其中包括高电压能力,耐热性和弯曲性。
“我们下一步是设法使这种材料实现大规模生产,并把它变成实际的应用,”Wang说。“从理论上说,目前还没有确切的可扩展性的限制。”
来源:新材料在线