Forskare vid Penn State University i USA har tagit fram en dielektrisk polymer som är billig och lätt att tillverka, är töjbar, har låg vikt och som tål höga temperaturer. Polymeren kan komma att användas för energilagring och effektomvandling i elbilar samt  andra tillämpningar med höga temperaturer.

– Keramiska material väljs  vanligtvis som energilagringsdielektrikum för högtemperaturtillämpningar, men de är tunga och ofta även sköra. Polymerer har en låg arbetstemperatur och så måste du lägga till ett kylsystem, vilket ökar volymen så systemeffektiviteten minskar och det gör också tillförlitligheten, säger Qing Wang, professor i materialvetenskap och teknik vid Penn State.

Dielektrika är material som inte leder elektricitet men när det utsätts för ett elektriskt fält kan de lagra energi. De kan frigöra energi mycket snabbt för att starta en motor eller för att omvandla likströmmen i batterier till växelström, vilket behövs för att driva motorer.

Tillämpningar såsom för hybrid- och elektriska fordon, flyg,  kraftelektronik och utrustning för underjordisk gas- och oljeutvinning kräver material som tål höga temperaturer. Forskarna har utvecklat en tvärbunden polymer nanokomposit som innehåller nanoark av  bornitrid. Detta material har högspänningskapacitet för energilagring vid förhöjda temperaturer och kan även mönstras samt är flexibelt. Forskarna vid Penn State har nu rapporterat sina resultat i ett färskt nummer av tidskriften Nature.
Polymerkompositmaterialet i bornitrid tål temperaturer på mer än 250°C (480°F) vid höga spänningar och är enligt forskarna lätt att tillverka genom att blanda polymeren och nanosarket och sedan härda polymeren, antingen med värme eller med ljus för att skapa tvärbindningar. Eftersom nanoarken är små – cirka 2 nanometer i tjocklek och 400 nanometer i sidled –  förblir materialet flexibelt men kombinationen ger unika dielektriska egenskaper som omfattar högre spänningsförmåga, värmebeständighet och böjlighet.

– Vårt nästa steg är att försöka tillverka detta material i stor skala och använda det i en skarp tillämpning, säger Wang. Teoretiskt finns det ingen exakt skalbarhetsgräns.

Filed under: Utländsk Teknik