Forskare från South Ural State University, i samarbete med kollegor från Vitryssland, Indien och Kina, har skapat ett kompositmaterial för nanoelektronik. Materialet kan användas som dielektrikum (isolerande substans) i polymerkondensatorer. Dessa enheter lagrar energi och kan användas i framtidens elektronik - de håller längre, väger mindre och har hög hållfasthet och laddningshastighet.

Aleksey Trukhanov, Ph.D. i fysik och matematik, säger att kompositen skapades på basis av inkapslade nanostrukturer bestående av dielektrisk nanoserad magnesiumoxid (MgO) med ett ferroelektriskt nanoserat skal av bariumtitanat (BaTiO ₃ ). Tillsatsen av bara tre viktprocent av dessa komponenter i polymermatrisen ökar utströmningsdensiteten med 187%, vilket visar enastående energilagringsprestanda.

"Sådan forskning är nu relevant, eftersom den snabba utvecklingen av mikro- och nanoelektronik kräver nya tillvägagångssätt och utveckling av nya material för att minska storleken på funktionella komponenter. Ett grundläggande resultat av denna forskning är utvecklingen av nya kompositmaterial med förbättrade dielektriska egenskaper, som kombinerar flera tekniker:core-shell-tekniken för att skapa nanopartiklar av dielektrisk MgO med ett nanoskalskal från ferroelektriska BaTiO ₃ , liksom tekniken för att sprida dessa nanostrukturer i en polymermatris, "Säger Alexey Trukhanov.

Framtiden för funktionella kompositer

Under nedbrytningen av dielektrikum, det kommer inte att finnas någon elektrisk spänning och ingen laddningsinjektion från elektroderna. Det nya materialet kommer att förhindra funktionsfel i elektroniska system. Detta uppnåddes genom att utveckla en ny kärnskal-nanostruktur och belägga skalet med mycket isolerande magnesiumoxid. De nya nanopartiklarna ökar signifikant styrkan hos polymera nanokompositer, vilket gör dem till idealiska material för dielektrikum.

"Resultaten av vårt gemensamma arbete kommer att användas för att kontrollera de elektriska egenskaperna hos funktionella polymermaterial i denna klass. För närvarande, det finns planer på att fortsätta undersöka funktionella kompositer med kontrollerade egenskaper. För närvarande, aktivt forskningsarbete pågår inom kompositmaterial med magnetiska fyllmedel, "Säger Aleksey Trukhanov.

Materialet som utvecklats av SUSU -forskare kan användas i kondensatorer för grön energi, elektriska transporter, och medicinsk utrustning.