Главная проблема классических конденсаторов — туннельные токи утечки: при уменьшении расстояния между обкладками возникает пробой, и прибор перестает работать. Ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) и Уральского федерального университета (УрФУ) вместе с коллегами из Казахстана и Азербайджана предложили новую концепцию: вместо токопроводящего углерода они взяли диэлектрик — диоксид циркония, который обычно не пропускает ток.
Обычно диоксид циркония не проводит электричество — это изолятор. Но в новой конструкции из-за квантового эффекта к его поверхности притягиваются заряженные частицы из электролита, и материал начинает пропускать ток. Конденсаторы из такого нанопорошка работают при сверхнизком напряжении, накапливают много энергии при крошечных размерах и подходят для очень экономичной электроники, смартфонов и датчиков.
Одной из главных проблем, с которой сталкиваются разработчики — эффект «туннельных токов утечки». При уменьшении расстояния между обкладками классических конденсаторов ниже определенного предела начинается туннельный пробой и потеря работоспособности прибора. Проблему можно частично решить с помощью дорогостоящих технологий кристаллического дизайна, но полностью «победить» физику таким путем не удавалось
Нанопорошок с особой структурой чувствителен даже к отдельным молекулам, поэтому его можно использовать не только в накопителях энергии, но и в датчиках газов. Материал биосовместим, технологичен и относительно дешев. Он подходит для смартфонов, медицинской техники, аэрокосмической отрасли и автомобилестроения. Ученые уже получили лабораторные образцы. Сейчас они ищут партнеров для дальнейшего развития. Результаты опубликованы в Advanced Journal of Chemistry.
Ранее Наука Mail писала о том, что пермские ученые нашли способ повысить надежность электроники.
