Kondensatorn hamnar ofta i skuggan av transistorn när man pratar datorkomponenter. På senare tid har vi dock sett hur moderkortstillverkare har gått från vätskebaserade kondensatorer till kondensatorer med fasta faser (a.k.a. solid state). Dessa har en överlägsen livslängd och även en förbättrad prestanda jämfört med de tidigare varianterna, men är också dyrare i regel. Forskare vid Georgia Institute of technology har spenderat en del tid med att studera bariumtitanat och kommit fram till att genom att blanda dessa i en polymermatris skulle man kunna tillverka kondensatorer med dubbelt så hög kapacitet som dagens varianter.
Det är inte första gången som bariumtitanat dyker upp bland nyheterna dock. Senast vi hörde något så var det forskare som använde sig av metallkomplexet för att utveckla revolutionerande batterier i form av ett ultrakondensatorsystem och det som Joe Perry och Philseok Kim lyckats med är inte helt olikt detta.
Problemet med just bariumtitanat är att en dispersion av atomer blir väldigt ojämn, men det har man lyckats jobba sig runt genom att använd en organisk molekyl med fosfonsyra som fäst vid molekylerna (R-H2PO3). Detta resulterade i en homogen dispersion.
”Our team has developed nanocomposites that have a remarkable combination of high dielectric constant and high dielectric breakdown strength,” Joseph W. Perry, professor vid Georgia Tech School of Chemistry and Biochemistry and the Center for Organic Photonics and Electronics. ”For capacitors and related applications, the amount of energy you can store in a material is related to those two factors.”
Materialet har testats och verifierats vid upp till 1MHz och tros kunna klara av högre frekvenser. Enligt forskarna själva så är det stora med dessa kondensatorer inte att de har mycket högre lagringskapaciteter utan hur de lyckats kapsla in bariumtitanatkomplexen. Tekniken i sig skulle kunna användas för andra nanopartiklar. Det är inte helt enkelt att skapa homogena lösningar med hög densitet utan aggregatbildning, vilket gärna sker med bariumtitanat. Ingen har tidigare lyckats skapa en kapsel som löser detta problem och samtidigt klarar av viss stress.
Valet av dessa organiska fosfonsyror gjorde även bariumtitanaten mycket mer kompatibelt med matrisen som den ska förvaras med för att fungera som en dielektrisk vätska. Forskarna överväger en kommersialisering av upptäckten och har sökt patent på sin metod, vilket bara styrker tron om en kommersiell produkt.. Det finns ju även andra områden där dielektriska material används, inte bara kondensatorer
Artikeln High Permittivity and High Dielectric Strength Nanocomposites via Surface Modification of BaTiO3 with Functional Phosphonic Acids finns publicerad i Advanced Material Vol 19, utgåva 7 och online här.
Leave a Reply