Wetenschappers van de South Ural State University, in samenwerking met collega's uit Wit-Rusland, Indië en China, hebben een composietmateriaal voor nano-elektronica gemaakt. Het materiaal kan worden gebruikt als diëlektricum (isolerende stof) in polymeercondensatoren. Deze apparaten slaan energie op en kunnen worden gebruikt in de elektronica van de toekomst - ze gaan langer mee, weegt minder en heeft een hoge sterkte en laadsnelheid.

Aleksej Truchanov, doctoraat in natuurkunde en wiskunde, zegt dat de composiet is gemaakt op basis van ingekapselde nanostructuren bestaande uit diëlektrisch nanomagnesiumoxide (MgO) met een ferro-elektrische nanoschaal van bariumtitanaat (BaTiO ₃ ). De toevoeging van slechts drie gewichtsprocent van deze componenten in de polymeermatrix verhoogt de ontlaadstroomdichtheid met 187%, waarmee uitstekende prestaties op het gebied van energieopslag worden aangetoond.

"Dergelijk onderzoek is nu relevant, aangezien de snelle ontwikkeling van micro- en nano-elektronica nieuwe benaderingen en de ontwikkeling van nieuwe materialen vereist om de grootte van functionele componenten te verminderen. Een fundamenteel significant resultaat van dit onderzoek is de ontwikkeling van nieuwe composietmaterialen met verbeterde diëlektrische eigenschappen, het combineren van verschillende technologieën:core-shell-de technologie van het creëren van nanodeeltjes van diëlektrisch MgO met een nanoschaal shell van de ferro-elektrische BaTiO ₃ , evenals de technologie om deze nanostructuren in een polymeermatrix te verspreiden, ' zegt Alexey Truchanov.

De toekomst van functionele composieten

Tijdens de afbraak van het diëlektricum, er zal geen elektrische spanning en geen ladingsinjectie van de elektroden zijn. Het nieuwe materiaal zal storingen van elektronische systemen voorkomen. Dit werd bereikt door een nieuwe kern-schaal nanostructuur te ontwikkelen en de schaal te coaten met sterk isolerend magnesiumoxide. De nieuwe nanodeeltjes verhogen de sterkte van polymere nanocomposieten aanzienlijk, waardoor ze ideale materialen zijn voor diëlektrica.

"De resultaten van ons gezamenlijke werk zullen worden gebruikt voor het regelen van de elektrische eigenschappen van functionele polymere materialen van deze klasse. Op dit moment, er zijn plannen om het onderzoek naar functionele composieten met gecontroleerde eigenschappen voort te zetten. Momenteel, actief onderzoek wordt verricht op het gebied van composietmaterialen met magnetische vulstoffen, ' zegt Aleksej Truchanov.

Het door SUSU-wetenschappers ontwikkelde materiaal kan worden gebruikt in condensatoren voor groene energie, elektrisch vervoer, en medische apparatuur.