Президентская программа
исследовательских проектов

Создан нанокомпозит, утраивающий емкость энергонакопителей

22.05.2023 | ТАСС.Наука
Источник: evening_tao/Freepik

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 пресс-служба Российского научного фонда. Исследования поддержаны грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале Nanomaterials.

«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.
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.


Фотографии наночастиц MXene, полученные методом сканирующей электронной микроскопии: вверху — исходные, внизу — «растянутые» за счет интеркалирующих добавок. Источник: Tsyganov et al. / Nanomaterials, 2023 

Ученые 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.

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

Избранные новости

Возврат к списку