RU75784U1 - ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS - Google Patents
ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS Download PDFInfo
- Publication number
- RU75784U1 RU75784U1 RU2007142193/22U RU2007142193U RU75784U1 RU 75784 U1 RU75784 U1 RU 75784U1 RU 2007142193/22 U RU2007142193/22 U RU 2007142193/22U RU 2007142193 U RU2007142193 U RU 2007142193U RU 75784 U1 RU75784 U1 RU 75784U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ferroelectric
- matrix
- dielectric
- nanoclusters
- high dielectric
- Prior art date
Links
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для хранения электрического заряда - электрическим конденсаторам. За счет использования сегнетоэлектрических нанокластеров, внедренных в пористую диэлектрическую матрицу достигается значительное увеличение емкости конденсатора с одновременным уменьшением размеров устройства. Заполнение диэлектрической матрицы сегнетоэлектриком, за счет высокой подвижности атомов нанокластера в предплавильном состоянии, производится при температуре ниже температуры плавления как сегнетоэлектрика так и диэлектрической матрицы. Матрица имеет контролируемые топологию и расположение пор, за счет чего сегнетоэлектрик однородно распределяется в объеме матрицы.The proposed utility model relates to devices for storing electric charge - electric capacitors. Due to the use of ferroelectric nanoclusters embedded in a porous dielectric matrix, a significant increase in the capacitance of the capacitor is achieved with a simultaneous decrease in the size of the device. Due to the high mobility of the nanocluster atoms in the premelting state, the dielectric matrix is filled with ferroelectric at a temperature below the melting temperature of both the ferroelectric and the dielectric matrix. The matrix has a controlled topology and pore arrangement, due to which the ferroelectric is uniformly distributed in the matrix.
Description
Область техники:Field of Technology:
Полезная модель относится к области электрических устройств, в частности, к устройствам для хранения электрического заряда - электрическим конденсаторам.The utility model relates to the field of electrical devices, in particular, to devices for storing an electric charge - electric capacitors.
Уровень техники:The prior art:
Известны следующие диэлектрические материалы для конденсаторов:The following dielectric materials for capacitors are known:
керамические, оксидные, органические (полимерные) и композитные, включающие полимер и керамику. Основные параметры и свойства конденсаторов определяются свойствами и параметрами этих материалов. Керамические диэлектрики имеют широкий диапазон диэлектрической проницаемости и рабочих частот. Диэлектрическая проницаемость материалов для изготовления высокочастотных керамических конденсаторов лежит в пределах от единиц до сотен (RU 2293717, US 7072170, JP 2048455, WO 2006137153). Недостатком керамических конденсаторов являются большие размеры. Недостатком органических и оксидных диэлектриков при малой толщине является низкие значения диэлектрической проницаемости (RU 2281540, US 4708989, US 6544651). Органические диэлектрики деградируют со временем с ухудшением диэлектрических свойств. Композитные диэлектрики имеют малую стабильность диэлектрических свойств при массовом выпуске (RU 2084036). Конденсаторы с сегнетоэлектриком в качестве диэлектрического материала лишены всех этих недостатков (SU 1829320, RU 1632254, RU 1767823). Основным недостатком сегнетоэлектриков является изменение диэлектрической проницаемости при воздействии таких внешних факторов как температура и давление. Уйти от этих недостатков позволяет переход к наноразмерам - используются сегнетоэлектрики, внедренные в пористую матрицу, играющую роль стабилизатора внешних воздействий на сегнетоэлектрик.ceramic, oxide, organic (polymer) and composite, including polymer and ceramics. The main parameters and properties of capacitors are determined by the properties and parameters of these materials. Ceramic dielectrics have a wide range of dielectric constant and operating frequencies. The dielectric constant of materials for the manufacture of high-frequency ceramic capacitors ranges from units to hundreds (RU 2293717, US 7072170, JP 2048455, WO 2006137153). The disadvantage of ceramic capacitors is the large size. The disadvantage of organic and oxide dielectrics with a small thickness is the low dielectric constant (RU 2281540, US 4708989, US 6544651). Organic dielectrics degrade over time with deterioration in dielectric properties. Composite dielectrics have low dielectric stability during mass production (RU 2084036). Capacitors with a ferroelectric as a dielectric material are devoid of all these disadvantages (SU 1829320, RU 1632254, RU 1767823). The main disadvantage of ferroelectrics is the change in dielectric constant under the influence of external factors such as temperature and pressure. The transition to nanoscale allows us to get away from these shortcomings - ferroelectrics are used that are embedded in a porous matrix, which plays the role of a stabilizer of external influences on a ferroelectric.
Раскрытие полезной модели:Disclosure of utility model:
Электрические конденсаторы состоят, как правило, из двух плоских электродов - обкладок конденсатора и помещенного между ними слоя диэлектрика. В качестве диэлектрических материалов для конденсаторов сегнетоэлектрики отличаются такими параметрами как высокая диэлектрическая проницаемость, низкий ток утечки, малый тангенс угла потерь.As a rule, electric capacitors consist of two flat electrodes - capacitor plates and a dielectric layer placed between them. As dielectric materials for capacitors, ferroelectrics differ in such parameters as high dielectric constant, low leakage current, and a small loss tangent.
Основной проблемой для использования сегнетоэлектриков в конденсаторах является доменная структура, чувствительность изменению температуры. Для уменьшения габаритов сегнетоэлектрических конденсаторов используют напыление сегнетоэлектриков в виде тонких пленок, но в этом случае получение однородных пленок, без кластерных включений, представляет собой определенную трудность.The main problem for the use of ferroelectrics in capacitors is the domain structure, the sensitivity to temperature changes. To reduce the dimensions of ferroelectric capacitors, sputtering of ferroelectrics in the form of thin films is used, but in this case, obtaining homogeneous films without cluster inclusions is a certain difficulty.
Решением этих проблем является переход к нанокомпозитам, заключенным в пористую диэлектрическую матрицу, например, стеклянную, с контролируемыми размерами и топологией пор.The solution to these problems is the transition to nanocomposites enclosed in a porous dielectric matrix, for example, glass, with controlled pore size and topology.
Нанокомпозиты имеют размеры порядка сотен нанометров, что предотвращает появление доменных и кластерных структур. Помимо этого нанокомпозиты в предплавильном состоянии обладают высокой текучестью за счет увеличения подвижности атомов, что позволяет заполнять матрицу при относительно низкой температуре, не допуская разрушения нанокомпозита при переходе в расплав. Матрица имеет контролируемые размер пор и топологию, что позволяет добиваться однородного распределения диэлектрика в объеме матрицы. Помимо этого, матрица играет роль стабилизатора внешних воздействий.Nanocomposites have dimensions of the order of hundreds of nanometers, which prevents the appearance of domain and cluster structures. In addition, nanocomposites in the premelting state have high fluidity due to an increase in the mobility of atoms, which allows the matrix to be filled at a relatively low temperature, preventing the destruction of the nanocomposite upon transition to the melt. The matrix has controlled pore size and topology, which allows to achieve a uniform distribution of the dielectric in the matrix. In addition, the matrix plays the role of a stabilizer of external influences.
Описание чертежей:Description of drawings:
1 - обкладки конденсатора, 2 - диэлектрик на основе нанокомпозитного сегнетоэлектрика, внедренного в диэлектрическую пористую матрицу.1 - capacitor plates, 2 - dielectric based on a nanocomposite ferroelectric embedded in a porous dielectric matrix.
Осуществление полезной модели:Implementation of a utility model:
Предлагаемое устройство конденсатора осуществляется следующим образом: для изготовления диэлектрика, помещаемого между обкладками конденсатора, используется внедренный в пористую диэлектрическую матрицу сегнетоэлектрический нанокомпозит на основе нитрита натрия (NaNO2). Диэлектрическая пористая матрица имеет контролируемые размер пор и топологию. Внедрение нанокомпозита осуществляется из предплавительного The proposed capacitor device is implemented as follows: for the manufacture of a dielectric placed between the capacitor plates, a ferroelectric nanocomposite based on sodium nitrite (NaNO 2 ) embedded in a porous dielectric matrix is used. The dielectric porous matrix has controlled pore size and topology. The introduction of nanocomposite is carried out from pre
состояния. Отличительной чертой нанокомпозитов является большая подвижность атомов в предварительном состоянии, что позволяет заполнять поры матрицы при более низкой температуре, ниже температуры материала плавления матрицы, чем при использовании обычного сегнетоэлектрика.condition. A distinctive feature of nanocomposites is the high mobility of atoms in the preliminary state, which allows filling the pores of the matrix at a lower temperature, lower than the temperature of the melting material of the matrix, than when using conventional ferroelectric.
Внедренное вещество при этом стабильно во времени, остается в твердом состоянии и сохраняет кристаллическую структуру. В качестве внедряемых веществ применяются сегнетоэлектрики типа порядок-беспорядок например, нитрит натрия. Вводимое вещество является экологически чистым и не содержит тяжелых металлов.In this case, the introduced substance is stable in time, remains in the solid state and retains the crystalline structure. Ferroelectrics of the order-disorder type, for example, sodium nitrite, are used as introduced substances. The introduced substance is environmentally friendly and does not contain heavy metals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142193/22U RU75784U1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007142193/22U RU75784U1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU75784U1 true RU75784U1 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39748451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007142193/22U RU75784U1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU75784U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012008866A1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Общество С Ограниченной Ответственностыо "Бapгah Texhoлoджи" | Multilayered nanocomposite for capacitors and method for manufacturing same |
-
2007
- 2007-11-15 RU RU2007142193/22U patent/RU75784U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012008866A1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Общество С Ограниченной Ответственностыо "Бapгah Texhoлoджи" | Multilayered nanocomposite for capacitors and method for manufacturing same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang | Enhanced dielectric properties of three-phase-percolative composites based on thermoplastic-ceramic matrix (BaTiO3+ PVDF) and ZnO radial nanostructures | |
Rocha et al. | Multimaterial 3D printing of graphene-based electrodes for electrochemical energy storage using thermoresponsive inks | |
Mardare et al. | Ultra‐thin anodic alumina capacitor films for plastic electronics | |
Parida et al. | Fast charging self-powered electric double layer capacitor | |
Yang et al. | Modified carbon nanotube composites with high dielectric constant, low dielectric loss and large energy density | |
Gao et al. | Chemical activation of carbon nano-onions for high-rate supercapacitor electrodes | |
Zhang et al. | Influence of microstructure on the capacitive performance of polyaniline/carbon nanotube array composite electrodes | |
Dong et al. | Enhancing capacitive deionization performance of electrospun activated carbon nanofibers by coupling with carbon nanotubes | |
Wang et al. | Ni (OH) 2 nanoflakes electrodeposited on Ni foam-supported vertically oriented graphene nanosheets for application in asymmetric supercapacitors | |
Huang et al. | Preparation and polarization of 0–3 cement based piezoelectric composites | |
Dong et al. | Hierarchically structured graphene-based supercapacitor electrodes | |
Sun et al. | Polyvinyl alcohol/carbon fibers composites with tunable negative permittivity behavior | |
He et al. | Structure and dielectric properties of barium titanate thin films for capacitor applications | |
Liu et al. | Effects of slurry composition on the properties of 3-1 type porous PZT ceramics prepared by ionotropic gelation | |
Ku et al. | Characterization of graphene-based supercapacitors fabricated on Al foils using Au or Pd thin films as interlayers | |
Torres‐Canas et al. | Inkjet printing of latex‐based high‐energy microcapacitors | |
Xing et al. | Properties of the BaTiO3 coating prepared by supersonic plasma spraying | |
Chuang et al. | The electrochemical characteristics of binary manganese–cobalt oxides prepared by anodic deposition | |
He et al. | Novel syndiotactic polystyrene/BaTiO3-graphite nanosheets three-phase composites with high dielectric permittivity | |
Wang et al. | Effects of dielectric thickness on energy storage properties of surface modified BaTiO3 multilayer ceramic capacitors | |
Moyano et al. | Strong and light cellular silicon carbonitride–Reduced graphene oxide material with enhanced electrical conductivity and capacitive response | |
Xu et al. | Effect of supercritical CO 2 on fabrication of free-standing hierarchical graphene oxide/carbon nanofiber/polypyrrole film and its electrochemical property | |
RU75784U1 (en) | ELECTRIC CAPACITOR WITH HIGH DIELECTRIC PERMISSIBILITY BASED ON FERROELECTRIC NANOCLUSTERS | |
Kim et al. | High-density BaTiO3–Cu composite films with optimized BaTiO3 matrix for embedded capacitors | |
Wu et al. | Achieving ultrabroad temperature stability range with high dielectric constant and superior energy storage density in KNN–based ceramic capacitors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131116 |