Диэлектрические конденсаторы — неотъемлемый компонент современной электроники и аккумуляторных систем, обладающий важной способностью быстро отдавать большое количество энергии. Их главное преимущество заключается в высокой плотности мощности, однако их емкость уступает другим накопителям энергии, например, батареям. Ключевой фактор накопления энергии в конденсаторе — комбинация диэлектрической проницаемости и силы пробоя диэлектрика. Для увеличения емкости этого устройства необходим прогресс в обоих аспектах, пишет IE.

Инновация исследователей заключается в создании нового типа конденсатора из полимерных слоев с двухмерными наноскопическими заполнителями. Аккуратно разместив их в определенных слоях, ученые получили структуру, оптимизирующую производительность конденсатора. Эта сверхтонкая структура значительно тоньше человеческого волоса превосходит по производительности конденсаторы с заполнителями, расположенными в случайном порядке.

«Мы достигли прорывной плотности энергии около 75 Дж/см3, самой высокой из зарегистрированных для полимерных диэлектрических конденсаторов», — сказал Маниндерджит Сингх, один из руководителей проекта.

Инновационная архитектура конденсатора с тщательно выверенным расположением нанокомпозитов открывает путь к производству гибридных конденсаторов для широкого спектра применения: кардиостимуляторов, дефибрилляторов, электроники, электромобилей, аккумуляторов и много другого. Ученые активно исследуют другие полимерные системы, пробуя менять топологию полимеров, добавлять другие наночастицы и сополимерные слои ради увеличения плотности энергии конденсаторов.

Нанотехнологии для увеличения эффективности конденсаторов применили и японские ученые. В прошлом году исследовательская группа собрала из нанолистов устройство с наивысшим показателем накопления энергии из созданных до сих пор.