19-fach höhere Kapazität bei Kondensatoren
2024-10-14
Es geht nicht um Elektrolyt- oder gar Superkondensatoren, nur um normale elektrostatische Kapazitäten der ferroelektrischen Art, also nicht mit einem reinen Dielektrikum. Keramische Mehrschichtkondensatoren (MLCC) sind von dieser Bauart. Doch Forscher der Washington University in St. Louis haben unter der Leitung von Assistenzprofessor Sang-Hoon Bae ein neuartiges Material entwickelt, welches hier nochmal um den Faktor 19 mehr Kapazität im gleichen Volumen speichern kann.
Die neuartigen Kondensatoren nutzen so genannte 2D/3D/2D-Heterostrukturen. Durch ihre außergewöhnlich geringe Dicke von nur 30 Nanometern und ihre hohe Effizienz lässt sich die Energiedichte erhöhen und Energieverluste minimieren.
„Wir fanden heraus, dass die dielektrische Relaxationszeit durch eine sehr kleine Lücke in der Materialstruktur moduliert oder induziert werden kann“, erklärte Bae in einem Science-Fachartikel. „Dieses neue physikalische Phänomen hatten wir zuvor noch nicht gesehen. Es ermöglicht uns, dielektrisches Material so zu manipulieren, dass es sich nicht polarisiert und seine Ladungsfähigkeit verliert.“
Das Resultat sind Kondensatoren, die nicht wie Elektrolyt- oder Superkondensatoren einen flüssigen Elektrolyten zur Funktion benötigen, was eine längere Lebensdauer verspricht. Zudem unterlägen die Kondensatoren nicht den Einschränkungen jener Typen im nutzbaren Frequenzbereich, wären aber dennoch selbst für Anwendungen wie E-Autos denkbar, die höhere Kapazitäten benötigen, definitiv aber in Netzteilen, Spamnnungswandlern und anderen elektronischen Schaltungen.
DL2MCD