На сегодняшний день в качестве источников питания доминируют аккумуляторные батареи, однако у них есть достойная альтернатива. Ей являются конденсаторы. Они превосходят аккумуляторы по таким критериям, как скорость цикла зарядки-разрядки, а также долговременная устойчивая емкость.
Основным минусом современных конденсаторов является их плохая работоспособность при высоких температурах. Однако, композитный полимер, разработанный учеными, лишен этого недостатка и обладает более широким спектром использования по сравнению с ранее применяемыми материалами. Он был получен путем соединения нанолистов гексагонального нитрида бора, который вы можете приобрести в компании Литпром, и частиц традиционного полимера.
Новый материал был назван BCB/BNNS. Его можно успешно применять в качестве диэлектрика, который способен эффективно препятствовать утечке тока, и обладающей отличной диэлектрической проницаемостью. Состав материала это бензол-циклобутан в соединении с нанолистами нитрида бора. Структура нитрида бора, используемого учеными, напоминает листы графена толщиной в один атом. Полученный материал характеризуется превосходными качествами по сравнению с материалами, применяемыми ранее.
Для того, чтобы проверить диэлектрические свойства нового материала, ученые сравнили полученный полимер с другими материалами, являющимися лучшими диэлектриками на рынке из известных на сегодняшний день.
В процессе применения диэлектрика в качестве изоляционного материала необходимо предотвратить потери энергии. Важно, что у материала BCB/BNNS с ростом температуры окружающей среды не изменяется коэффициент рассеивания. Однако, новый полимер не совершенен – при повышении температуры от 25°C до 300 °C потери от рассеивания возрастают с 0,09% до 0,13%.
Изобретатели подвергли тестированию новый полимер в цикле зарядки-разрядки конденсатора, а также измерили плотность тока при разрядке.
Результаты, полученные ими, можно по праву назвать превосходными, в виду того, что полимерный диэлектрик должен обязательно удерживать заряд при повышенных температурах. С ростом показателя утечки тока при увеличении температуры значительно снижается эффективность цикла зарядки-разрядки. К тому же выделяется тепло внутри самого конденсатора, а это, в свою очередь, снижает его качественные характеристики и долговечность.
Чаще всего отказ конденсатора возникает по причине его перегрева и последующего выхода из строя всей конструкции – взрыв, или «вздутие» конденсатора. В отдельных случаях повышенная температура является причиной так называемого теплового сбоя.
Коэффициент теплопроводности нового материала BCB/BNNS варьируется в пределах 300 — 2000 Вт/(м•K). Благодаря такому высокому показателю полимер может применяться еще и как радиаторный материал в роли пассивного охлаждения составляющих элементов электроники.
У BCB/BNNS есть перспективы применения также и в гибкой электронике будущего. Это возможно, по причине того, что не изменяет и не теряет своих свойств при механическом воздействии, таком как скручивание и изгиб, и при высоких температурах — до 250 °C.
