Создан нанокомпозит, утраивающий емкость энергонакопителей

Исследователи из России разработали новый композитный материал, позволяющий утроить количество электричества, запасаемого внутри полимерных концентраторов энергии.

Это открытие позволит создать энергонакопительные системы, не уступающие по эффективности ушедшим с рынка зарубежным аналогам, сообщила в понедельник пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

"Увеличение диэлектрической проницаемости при помощи нашего материала позволяет не только накапливать больше энергии, но и повысить отклик материала на воздействие внешнего электрического поля. Это важно для устройств, применяемых в космической и авиационной промышленности, в здравоохранении и бытовой электронике. Потенциал улучшенных устройств хранения энергии и датчиков огромен", - заявил старший научный сотрудник Саратовского государственного технического университета (СГТУ) Николай Горшков, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

Конденсаторы и другие системы накопления электрической энергии используют в своей работе материалы с высоким уровнем диэлектрической проницаемости, способные запасать в себе большие количества энергии.

Как правило, они представляют собой полимерные вещества, в пустоты между нитями которых внедрены наполнители, способные проводить ток.

Горшков и его коллеги выяснили, что способность подобных полимерных материалов запасать энергию можно в несколько раз увеличить, если внедрить в их толщу частицы, состоящие из так называемых максенов.

Так ученые называют особый тип двумерных или многослойных наноматериалов, чьи плоские слои состоят из множества соединенных друг с другом атомов металлов, углерода и одного из элементов с сильными окисляющими свойствами.

Ученые РФ встроили частицы из максенов в полимер PVDF, который сейчас широко применяется при производстве литий-ионных батарей, суперконденсаторов и прочих систем запасания энергии.

В ходе этих опытов исследователи встраивали как чистые частицы максенов в полимерный наполнитель, так и их "растянутые" версии, между слоями которых были встроены молекулы диметилсульфоксида, популярного в химической отрасли растворителя.

Его добавление внутрь максенов, как обнаружили ученые, позволило более равномерно распределить слои этих двухмерных материалов по толще полимерного материала, что значительным образом улучшило его способность запасать в себе энергию.

В этом отношении полимер с включениями "растянутых" максенов примерно втрое превосходит уже существующие наполнители.

По прогнозам ученых, подобные композиты войдут в состав устройств накопления и преобразования энергии в ближайшие пять лет.

Ссылка: https://nauka.tass.ru/nauka/17810519