Ученые СГТУ разработали новый композитный материал

Ученые из Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина разработали новый композитный материал, который способен утроить количество электричества, запасаемого в полимерных концентраторах. Это открывает возможность создания энергонакопительных систем, не уступающих по эффективности зарубежным аналогам, которые уже есть на рынке. Результаты исследования были опубликованы в пресс-релизе СГТУ. 

Этот материал позволяет значительно увеличить диэлектрическую проницаемость, что приводит к большему накоплению энергии и повышению отклика на воздействие внешнего электрического поля. Напомним, что это особенно важно для устройств, используемых в авиации, космической индустрии, здравоохранении и бытовой электронике. Ученые добавляют, что потенциал улучшенных устройств хранения энергии и датчиков огромен. 

Традиционно, энергия, запасаемая конденсаторами и другими системами накопления электрической энергии, напрямую зависит от значений диэлектрической проницаемости материала. Обычно, это полимерные материалы, в которые внедрены наполнители, способные проводить ток. 

Ученые выяснили, что способность подобных полимерных материалов запасать энергию можно в несколько раз увеличить, если добавлять в их состав частицы, состоящие из максенов. Максены - это 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 СГТУ встроили частицы из максенов в поливинилиденфторид (ПВДФ), который широко применяется при производстве литий-ионных батарей, суперконденсаторов и других систем запасания энергии. В результате опытов было выявлено, что включение максенов позволяет более равномерно распределить слои этих двухмерных материалов по толще полимерного материала, что значительно улучшает его способность запасать в себе энергию. 

Полимер с включениями «растянутых» максенов примерно втрое превосходит уже существующие наполнители. Ученые предсказывают, что такие композиты будут использоваться в составе устройств накопления и преобразования энергии в ближайшие пять лет. Проект реализуется на средства гранта Российского научного фонда.