Facilement fabriqué, à bas prix, poids léger, les polymères diélectriques flexibles qui peuvent fonctionner à des températures élevées peuvent être la solution au stockage d'énergie et à la conversion d'énergie dans les véhicules électriques et autres applications à haute température, selon une équipe d'ingénieurs de Penn State.

"La céramique est généralement le choix pour les diélectriques de stockage d'énergie pour les applications à haute température, mais ils sont lourds, le poids est une considération et ils sont souvent aussi cassants, " a déclaré Qing Wang, professeur de science et génie des matériaux, État de Penn. "Les polymères ont une température de fonctionnement basse et vous devez donc ajouter un système de refroidissement, augmenter le volume de sorte que l'efficacité du système diminue, tout comme la fiabilité."

Les diélectriques sont des matériaux qui ne conduisent pas l'électricité, mais lorsqu'il est exposé à un champ électrique, stocker l'électricité. Ils peuvent libérer de l'énergie très rapidement pour satisfaire les démarrages des moteurs ou pour convertir le courant continu des batteries en courant alternatif nécessaire à l'entraînement des moteurs.

Des applications comme les véhicules hybrides et électriques, l'électronique de puissance aérospatiale et les équipements souterrains d'exploration de gaz et de pétrole nécessitent des matériaux capables de résister à des températures élevées. Les chercheurs ont développé un nanocomposite polymère réticulé contenant des nanofeuillets de nitrure de bore. Ce matériau a une capacité haute tension pour le stockage d'énergie à des températures élevées et peut également être photo-modelé et est flexible. Les chercheurs rapportent leurs résultats dans un récent numéro de La nature .

Ce composite polymère de nitrure de bore peut résister à des températures de plus de 480 degrés Fahrenheit sous l'application de hautes tensions. Le matériau est facilement fabriqué en mélangeant le polymère et les nanofeuillets, puis en durcissant le polymère à la chaleur ou à la lumière pour créer des réticulations. Parce que les nanofeuilles sont minuscules - environ 2 nanomètres d'épaisseur et 400 nanomètres de taille latérale, la matière reste souple, mais la combinaison fournit des propriétés diélectriques uniques, qui incluent une capacité de tension plus élevée, résistance à la chaleur et pliabilité.

"Notre prochaine étape est d'essayer de fabriquer ce matériau à grande échelle et de le mettre en application réelle, " dit Wang. " Théoriquement, il n'y a pas de limite d'évolutivité exacte."