Materiales dieléctricos flexibles de alta temperatura obtenidos a partir de nanocompuestos de polímeros

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencia de los Polímeros
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los materiales dieléctricos son cruciales para la electrónica y los sistemas de energía.
• Los dieléctricos poliméricos ofrecen ventajas sobre la cerámica, pero están limitados por las bajas temperaturas de trabajo.
• Las condiciones extremas en aplicaciones como los vehículos eléctricos requieren soluciones dieléctricas de alta temperatura.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar dieléctricos poliméricos con mayor estabilidad térmica y capacidades de almacenamiento de energía de alto voltaje.
• Investigar el efecto de las nanohojas de nitruro de boro en las propiedades dieléctricas de los nanocompuestos poliméricos reticulados.
• Para superar las limitaciones de temperatura de los dieléctricos de polímeros convencionales para aplicaciones avanzadas.

Principales métodos:

• Fabricación de nanocompuestos de polímeros entrelazados que incorporan nanohojas de nitruro de boro.
• Caracterización de las propiedades dieléctricas, incluida la resistencia a la ruptura y la densidad de energía, en un amplio rango de temperatura.
• Evaluación de la conducción eléctrica, la conductividad térmica y la flexibilidad mecánica.

Principales resultados:

• Los nanocompuestos desarrollados exhiben propiedades dieléctricas estables a través de amplios rangos de temperatura y frecuencia.
• Se logró el almacenamiento de energía capacitiva de alto voltaje récord a 250 °C (403 MV / m de resistencia a la ruptura, 1,8 J / cm3 de densidad de energía).
• Demostró una conducción eléctrica significativamente menor y una conductividad térmica mejorada en comparación con los polímeros prístinos, mitigando la fuga térmica.

Conclusiones:

• La incorporación de nanohojas de nitruro de boro mejora la estabilidad térmica y el rendimiento dieléctrico de los nanocompuestos de polímero.
• Estos materiales son adecuados para aplicaciones de almacenamiento de energía a alta temperatura y alta tensión.
• La naturaleza ligera, flexible y fotopaternable de los nanocompuestos amplía su aplicabilidad en la electrónica avanzada.