Конденсаторы состоят из тонких слоев металлических электродов, разделенных диэлектрической пленкой. Диэлектрики накапливают энергии в результате процесса поляризации. Когда на конденсатор воздействует электрическое поле, положительные заряды движутся к отрицательному электроду, а отрицательные — к положительному. Накопление электрической энергии зависит от поляризации диэлектрической пленки под действием внешнего электрического поля.

Диэлектрические конденсаторы имеют множество преимуществ, например, заряжаются за пару секунд, долго служат и обладают высокой плотностью энерговыделения. Однако плотность энергии современных диэлектриков существенно ниже современных потребностей. Это не позволяет им соперничать с другими типами накопителей энергии, пишет EurekAlert.

Ключ к решению этой проблемы — воздействие на диэлектрический материал как можно более сильным электрическим полем. Для того чтобы найти материал, способный работать с таким полем, ученые использовали слои нанопленки из кальция, соды, ниобия и кислорода с перовскитовой кристаллической структурой. Она характерна превосходными диэлектрическими свойствами, в частности, высокой поляризацией.

Результаты экспериментов показали, что такая конструкция выдерживает достаточно высокие электрические поля и преобразует их в электростатическую энергию без потерь, достигая наивысшей плотности энергии из зарегистрированных — на 1-2 порядка выше, чем у имеющихся аналогов.

Кроме того, диэлектрические наноконденсаторы они сохраняют стабильность на протяжении множества циклов и продолжают надежно работать при температуре до 300 °C.

Британские физики первыми создали в 2020 году «спиновой конденсатор», способный генерировать и сохранять спиновое состояние электронов в течение нескольких часов. Это открытие позволит разработать новое поколение электроники, требующее меньше энергии и вырабатывающее меньше тепла.