所有的有机聚合物电介质设计承受极端的条件

在美国研究人员结合理想特征的脂肪族和芳香族组织创造一个家庭聚烯烃的热稳定性和能量密度比商用聚合物。抵制传统的合成方法概念介电聚合物并创建材料,最终可能发现使用在航空航天系统和风力涡轮机。

当选择聚合物电介质在电子应用中,你要相信,你的材料将在需要时绝缘不导电的极端环境操作条件——你需要一个健壮的能带,”说格里高利Sotzing康涅狄格大学的领导工作。他解释说,商业使用聚合物电子特征可以分为两组:严格的脂肪族聚合物或灵活的共轭芳香聚合物。虽然这些适合日常应用他们不应对高温或在极端的电场。

与计算化学家合作,该组织发现,自由旋转刚性二环脂族结构组织是有效的关键在一系列高温绝缘,由于偶极子一边组织最小化π-π堆积导致大带隙。结果polyoxafluorinatednorbornene聚合物的能带计算保留4.5 ev以上高温前将开始失去其结构和变形。我们两全其美:高能带属性获得当使用脂肪族化合物和芳族化合物的热稳定性。作为聚合物polyoxafluorinatednorbornene加热,它仍然保留了其刚度在长期运动很好220°C。

总是有挑战性同时实现高在任何介质系统和高温稳定性。目前这项研究是非常激动人心的,所有的有机聚合物,维持高场和热稳定性,目前拥有相对较低的能量密度,的评论Raju Kumar Gupta印度理工学院的坎普尔的研究涉及到开发多功能混合纳米结构对能源的应用程序。自由的可旋转的吊坠cf₃元和帕拉位置导致[a]更高的自由体积,因此更高的能量密度。这些值更有前途的材料,如耐热聚合物和聚合物纳米复合材料聚酰亚胺,聚醚醚酮。

我们的方法接受一个可能的来源的缺陷出现在复合材料生产当你试图通过添加氮化硼提高热稳定性,例如,“Sotzing说。我们希望我们的研究可以应用在对材料的完整性是至关重要的安全在极端条件下的表现。这可能应用difficult-to-service风力发电机、电力推进系统中使用的条例或太空旅行和高密度微电子。此外,polyoxafluorinatednorbornene同分异构体的保留它们的属性在更高的温度在可接受的范围内,超过其他知名聚合物,我们还需要额外的冷却清除”。

形意拳黄高分子科学与工程专家上海交通大学在中国说,虽然聚合物的近两倍的输出功率最佳报道介电聚合物”和“还可以承受近100000轨迹周期没有疲劳,“这不是没有代价的。报道polyoxafluorinatednorbornene聚合物的介电常数是如此之低,实现可观的能量存储密度要求超高电场的应用,这是不利于介电薄膜的连续操作。更重要的是,任何残留的金属催化剂将大大恶化介电击穿强度的聚合物,特别是在高温下,替代非金属反应系统需要开发。

“令人激动的是,我们看到有多高我们可以使用这种策略,“Sotzing补充道。“我们正在试图进一步推动这些边界与放电能量峰值超过300°C j /厘米³;我们的目标是创建电介质,在这种极端条件下能够安全操作。