工程师们开发出同时提高设备效率和耐热性的方法

当谈到提高蓄电效率和电击穿强度时–即电气系统在更高的电压和温度下高效运行的能力，一般情况下提高其中一项会导致另一性能下降。宾夕法尼亚州立大学电气工程研究人员最近开发出了一种可扩展的方法，依靠工程材料来提高这两种性能。

研究人员改变了一种电介质电容器，这是一种存储和调节能量的器件，通常用于电子和电力系统中。研究人员使用掺杂剂–也被称为超材料的小型工程材料–改变了电介质电容器，增加了存储容量，同时也提高了电荷效率，这意味着该电容器可以在高于300华氏度的温度下承受更大的电压，而能量损失极少。

虽然其他研究人员已经能够对电介质电容器进行了这样的研究，但这些方法太过昂贵，无法在实际产品中推广使用。

该研究项目所做的是利用纳米掺杂材料中的界面效应，以极少量的掺杂剂，以较低的成本提高存储效率和电击穿强度。很多人认为需要用大量的填充物填充电容器，才能实现更大的储能效率，但这项研究表明，你可以从相反的方向来完成，即使用低容量填充物和非常低成本的材料，这也可以提高击穿强度。这使得成本保持在较低水平，并且具有高度的可扩展性。

提高电容器中的电击穿强度将使器件能够处理更高的温度，而不会出现系统故障。这是许多电子和电气系统中的重要特性，包括电动汽车、工业钻机和电网等。

混合动力电动汽车现在使用的电容器是由一种称为BOPP的材料制成的，在80摄氏度(176华氏度)以下的温度下都能很好地工作。然而，车辆会变得非常热，所以必须使用冷却剂。这既增加了成本，也增加了体积。现在，你可以使用这种新的电容器，用更小的元材料代替现有的电容器，不用担心冷却回路，因为它可以处理更高的温度。

用于深层钻探的设备也将潜在受益。电网尤其是在提高能源效率和更高的电力击穿强度方面，也可能从这种新技术发展中受益。

该研究并没有创造一种新材料，但通过这种方式使用超材料，可以在不增加成本的情况下，大大提升现有材料的性能。

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