Новый полимер сделает электромобили легче, а зарядные станции – компактнее
В дискуссиях об электромобилях и зеленой энергетике всё внимание обычно достаётся батареям. Хотя эффективность и габариты таких систем сильно зависят от менее заметных элементов — например, плёночных конденсаторов. Они сглаживают скачки напряжения в зарядных станциях и автомобильных инверторах, однако занимают много места и начинают деградировать при нагреве. Из-за этого производителям приходится закладывать в конструкцию массивные системы охлаждения, что ведёт к увеличению веса и стоимости авто… Исследователи из Penn State попытались исправить эту ситуацию. Они смешали два доступных на рынке термостойких пластика и получили материал для конденсаторов, который выдерживает температуру до 250 °C и запасает в четыре раза больше энергии, практически не занимая места.
Обычно диэлектрикам приходится выбирать: либо высокая ёмкость, либо устойчивость к нагреву. Ученые смешали два разных полимера в равных пропорциях. Вместо того чтобы слиться в однородную массу, пластики образовали на микроуровне сложную трехмерную сетку. На границах между материалами возникли барьеры, которые надежно удерживают электрический заряд и блокируют его утечку даже при высокой температуре. В результате тестовый конденсатор из такой пленки прошел 50 тысяч рабочих циклов в экстремальных условиях без потери изначальных характеристик.
Для автомобильного рынка это означает возможность перекроить архитектуру силовой электроники. Новые конденсаторы позволят избавиться от тяжелых радиаторов, сделав инверторы легче, компактнее и дешевле. Выигрыш легко переносится и на другие сферы: от авиации до серверов искусственного интеллекта. Однако купить готовую деталь сегодня не получится. Главный барьер между лабораторией и коммерцией — масштабирование. Промышленности нужны не единичные тестовые образцы, а большие рулоны, которые производятся на высоких скоростях. Как только (и если) инженеры научатся сохранять наноструктуру пластика при массовом рулонном производстве, технология доберётся до заводских конвейеров.