Инженеры разрабатывают способ улучшить эффективность и переносимость тепла устройств

Когда дело доходит до повышения эффективности хранения электрический и электрический пробивная сила-способность электрической системы для работы при высоком напряжении и температуре с большой эффективностью-увеличение традиционно привело к уменьшению в другом. Исследователи из Университете штата Пенсильвания, вел по Чимин Чжан, заслуженный профессор электротехники, недавно разработали масштабируемый метод, который основан на разработанных материалов, для увеличения свойства.

Исследователи изменили диэлектрика конденсатора, устройства, которое хранит и регулирует энергии и широко используется в электронике и электрических систем. Используя легирующие примеси — небольшой, инженерные материалы, также называемые метаматериалы — исследователи изменили диэлектрика конденсатора, чтобы увеличить емкость хранения, а также повышения эффективности электрического заряда, т. е. конденсатор может выдержать большее напряжение с очень малой потерей энергии при температурах выше 300 градусов по Фаренгейту.

В то время как другие исследователи были в состоянии сделать это для диэлектрика конденсаторов, методы были слишком дорогими, чтобы шкалы для использования с реальными продуктами. Чжан и другие исследователи штата Пенсильвания сообщили их результаты в недавнем выпуске научного прогресса.

«То, что мы сделали это, чтобы использовать эффекты интерфейса в нано-присадок для увеличения эффективности хранения и электрическая прочность пробой с очень малым количеством примесей и при низких затратах», — сказал Чжан. «Многие люди думают, что они должны заполнить конденсатор с большим количеством наполнителей для достижения большей энергетической эффективности хранения данных, но мы показали вам могут выполнить ее в противоположном направлении, то есть с помощью очень низкого объемного содержания наполнителей с использованием очень недорогих материалов, которые могут также привести к еще большей поломки сила. Это держит низкую цену и делает это масштабируемая».

Увеличение напряженности электрического пробоя в конденсаторе позволит устройству работать при более высоких температурах без сбоев в системе. Это важная черта во многих электроники и электрических систем, в том числе электрических машин, промышленной дрели и электрические сети.

«Гибридные электрические транспортные средства теперь использовать конденсатор изготовлен из материала, известного как bopp», — сказал Чжан. «Они хорошо работают до 80 градусов по Цельсию (176 градусов по Фаренгейту). Однако средствами может быть очень жарко, так что вы должны использовать охлаждающий агент. Это увеличивает стоимость, а также добавляет объем. Теперь вы можете использовать этот новый конденсатор с метаматериалами, которые имеют меньший размер, чтобы заменить существующий конденсатор и не беспокоиться о контур охлаждения, так как он может обрабатывать более высокие температуры».

Оборудование, используемое для глубокого бурения также может извлечь выгоду из наличия повышенный порог температуры и меньшие, менее дорогие конденсаторы. Электросетевого потенциально выиграют от этого новые технологические разработки, особенно в плане повышения энергоэффективности и более высокой электрической прочностью на пробой.

«Мы не создали новый материал, но с помощью метаматериалов таким образом, мы можем значительно повысить производительность существующих материалов без добавления стоимости», — сказал Чжан.

Другие Пенн государства исследователи, работающие на этом проекте Тянь Чжан, аспирант в области электротехники и компьютерных наук, и Синь Чэн, аспирант кафедры материаловедения и инженерии, как первые авторы; Яш Тхакур, аспирант кафедры электротехники и компьютерных наук; Blao Лу и Чжан Qlyan, аспиранты в области электротехники и компьютерных наук; и Джеймс Коротышка, почетный профессор науки о полимерах.

сделать разницу: спонсорские возможности