Fysikere opdager materiale til en mere effektiv energilagring

Forudsigelser fra fysikere fra University of Luxembourg førte for nylig til opdagelsen af ​​et materiale med specielle elektriske egenskaber, som engagerer den plastproducerende industris interesse. Tre år siden, fysikere fra Luxembourg havde teoretisk forudsagt de usædvanlige egenskaber ved et bestemt kompositmateriale. Disse beregninger kunne nu bekræftes ved forsøg i samarbejde med "Centre de Recherche Paul Pascal" i Bordeaux, Frankrig, og resulterede i opdagelsen af ​​et såkaldt høj-k-materiale, som kan muliggøre produktion af bedre energilagringsenheder - grundlaget for mindre, hurtigere og mere effektiv elektronik.

De tidligere beregninger foretaget af teamet omkring Tanja Schilling, professor i fysik ved universitetet i Luxembourg, var i første omgang temmelig dårlige nyheder inden for materialeforskning:de angav, at visse sammensatte materialer fremstillet af polymerer og flakket grafen, i modsætning til dem, der er lavet af polymerer og carbon nanorør, ikke øgede materialets ledningsevne i den grad, som hidtil generelt var forventet. Det var en overraskende konklusion på det tidspunkt, der satte spørgsmålstegn ved brugen af ​​grafen for at øge ledningsevnen.

Denne forudsigelse, imidlertid, nu føre til en meget lovende opdagelse:den effekt, der satte ledningsevnen af ​​plast-grafen-forbindelsen i tvivl, får det til at have bemærkelsesværdige dielektriske egenskaber. Det betyder, at man kan generere et stærkt elektrisk felt inde i det - den grundlæggende egenskab for produktion af effektive kondensatorer. Disse er små komponenter, der kan lagre energi statisk og forekommer i næsten alle elektroniske enheder, hvor de fungerer som spændingsregulatorer eller informationslagring, blandt andet. computere, for eksempel, indeholder milliarder af dem.

"Materialer med en høj dielektrisk konstant, såkaldte high-k-materialer, er meget eftertragtede, siger Tanja Schilling, leder af forskningsprojektet ved Det Naturvidenskabelige Fakultet, Teknologi og kommunikation ved universitetet i Luxembourg. "Opdagelsen baseret på vores forudsigelser blev nu offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Naturkommunikation - som vi er meget glade for. ”

De specielle dielektriske egenskaber af det sammensatte materiale opstår som et resultat af dets flydende krystalegenskaber, der hindrer arrangementet af grafenflagerne i en ledende struktur. Så når der er en elektrisk strøm, det flyder ikke direkte gennem forbindelsen, men i stedet genererer et stærkt elektrisk felt. Mens i andre sammensatte materialer er den nuværende permeable effekt den dominerende, de luxembourgske fysikere kunne matematisk demonstrere, at I dette tilfælde, de flydende krystallers egenskaber spiller hovedrollen og er ansvarlige for de uventede elektriske egenskaber.

Kemikalievirksomheden Solvay, partner i forskningsprojektet, ønsker nu at fortsætte forskningen omkring dette nye high-k-materiale, sigter mod at producere syntetiske materialer til særligt effektive kondensatorer og yderligere anvendelser i fremtiden.