記者從南京航空航天大學(xué)獲悉,，該校李偉偉教授與清華大學(xué)南策文院士等共同研制出一種新型介電儲(chǔ)能材料,，其能量密度是主流商用介電儲(chǔ)能材料的數(shù)十至數(shù)百倍,，有望成為下一代高功率脈沖技術(shù)的核心器件,。國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》4月11日在線發(fā)表了相關(guān)成果。
李偉偉介紹,，介電儲(chǔ)能電容器在生活中隨處可見,，它能夠瞬間釋放能量，是名副其實(shí)的“功率倍增器”,。小到集成電路板,、心臟除顫儀，大到新能源汽車,、風(fēng)力發(fā)電站,，都有它的身影。
目前，受傳統(tǒng)材料的電化學(xué)性質(zhì)所限,，主流商用電容器存在功率密度與能量密度不可兼得的矛盾,。“也就是說,，雖然它們的功率密度高,，但能量密度低，容易被擊穿,。我們想研究一種功率密度與能量密度都高的新材料,，它能在快速充放電的同時(shí)保證安全性?！崩顐フf,。
這是4月10日拍攝的新型介電儲(chǔ)能材料樣品。(南京航空航天大學(xué)供圖)
歷經(jīng)三年多的探索,，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種樹枝狀納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，并據(jù)此研制了邊長5毫米的新型介電儲(chǔ)能材料樣品,，其上分布著若干儲(chǔ)能單元,，每個(gè)單元的直徑30微米。實(shí)驗(yàn)中,，樣品瞬時(shí)放電僅需3.3微秒,，充放電循環(huán)達(dá)100億次，在零下100攝氏度至零上170攝氏度的環(huán)境中,，仍能穩(wěn)定工作,。
“更重要的是，樣品的能量密度達(dá)到每立方厘米215.8焦耳,，而主流商用電容器的能量密度僅為每立方厘米1.2焦耳至5焦耳,。”李偉偉表示,，下一步團(tuán)隊(duì)計(jì)劃研制尺寸更大的硅基電容器,，向著產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)穩(wěn)步邁進(jìn)。
