Facilmente fabbricato, basso costo, leggero, polimeri dielettrici flessibili che possono funzionare ad alte temperature possono essere la soluzione per l'accumulo di energia e la conversione di potenza nei veicoli elettrici e altre applicazioni ad alta temperatura, secondo un team di ingegneri della Penn State.

"La ceramica è solitamente la scelta per i dielettrici di accumulo di energia per applicazioni ad alta temperatura, ma sono pesanti, il peso è una considerazione e spesso sono anche fragili, " disse Qing Wang, professore di scienze e ingegneria dei materiali, Penn State. "I polimeri hanno una bassa temperatura di lavoro e quindi è necessario aggiungere un sistema di raffreddamento, aumentando il volume in modo che l'efficienza del sistema diminuisca e così anche l'affidabilità."

I dielettrici sono materiali che non conducono elettricità, ma quando esposto a un campo elettrico, immagazzinare elettricità. Possono rilasciare energia molto velocemente per soddisfare gli avviamenti dei motori o per convertire la corrente continua nelle batterie nella corrente alternata necessaria per azionare i motori.

Applicazioni come veicoli ibridi ed elettrici, l'elettronica di potenza aerospaziale e le apparecchiature sotterranee per l'esplorazione di gas e petrolio richiedono materiali per resistere alle alte temperature. I ricercatori hanno sviluppato un nanocomposito polimerico reticolato contenente nanofogli di nitruro di boro. Questo materiale ha una capacità ad alta tensione per l'accumulo di energia a temperature elevate e può anche essere fotomodellato ed è flessibile. I ricercatori riportano i loro risultati in un recente numero di Natura .

Questo composto polimerico di nitruro di boro può resistere a temperature superiori a 480 gradi Fahrenheit sotto l'applicazione di alte tensioni. Il materiale viene facilmente prodotto mescolando il polimero e i nanofogli e quindi polimerizzando il polimero con il calore o la luce per creare legami incrociati. Poiché i nanofogli sono minuscoli, circa 2 nanometri di spessore e 400 nanometri di dimensione laterale, il materiale rimane flessibile, ma la combinazione fornisce proprietà dielettriche uniche, che includono una capacità di tensione più elevata, resistenza al calore e piegabilità.

"Il nostro prossimo passo è provare a realizzare questo materiale su larga scala e metterlo in una vera applicazione, " ha detto Wang. "In teoria, non esiste un limite esatto di scalabilità."