การเพิ่มจำนวนของพลังงานจากแสงอาทิตย์ ลม หรือแม้แต่พลังงานจากคลื่น และความเร่งด่วนของยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ 2 ระบบคือพลังงานไฟฟ้าและเชื้อเพลิง ต้องการวิธีที่จะเก็บพลังงานไฟฟ้าที่สูงที่มีความยืดหยุ่นและเป็นไปได้จริง ปัจจุบันนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนน์ สเตรท ได้พัฒนาตัวเก็บประจุที่อิง ferroelectric polymer ที่สามารถจ่ายพลังงานได้รวดเร็วและเบากว่าแบตเตอรี่ในปัจจุบัน
การเก็บพลังงานไฟฟ้าเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับผู้ที่ใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกอย่าง แม้แต่พลังงานทางเลือกอย่างเซลล์สุริยะก็ยังต้องมีแหล่งเก็บพลังงานที่เกินมาเพื่อใช้ในยามคำ่คืน นักวิจัยได้รายงานเรื่องดังกล่าวในที่ประชุม 236th national American Chemical Society ในเรื่องการพัฒนาโพลิเมอร์ที่ปรับความเข้มข้นของพลังงานได้และโพลิเมอร์เซรามิกขนาดนาโนที่จะทำหน้าที่เป็นวัสดุเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุ และนักวิจัยเชื่อว่าตัวเก็บประจุโพลิเมอร์แบบปรับค่าได้จะมาแทนที่แบตเตอรี่ในอนาคต
วัสดุของตัวเก็บพลังงานที่ใช้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันเป็นเซรามิกซึ่งมีน้ำหนักสูงและแตกหักง่าย สิ่งที่เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพาต้องการคือตัวเก็บพลังงานที่เบา นักวิจัยจึงได้พัฒนาโพลิเมอร์ของ poly (vinylidene fluoride) และ trifluoroethylene และด้วยการเติม chlorotrifluoroethylene ซึ่งทำให้มี permittivity ของประจุสูงมากในอุณหภูมิห้อง permittivity จะวัดจากการที่มีประจุเก็บสะสมในวัสดุมากน้อยเพียงไร เมื่อให้สนามไฟฟ้าเข้าไปและนี้เป็นตัวชี้วัดผลกระทบต่อวัสดุเมื่อเก็บพลังงานในตัวเก็บประจุ นักวิจัยได้เปลี่ยนอัตราส่วนผสมของสารเคมีหลายตัวที่เป็นส่วนประกอบของโพลิเมอร์ จนสามารถสร้างคุณสมบัติการปรับค่าการเก็บประจุ และความหนาแน่นของพลังงานที่จะสะสมได้
รถยนต์ที่ใช้่ครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นเป้าหมายที่ดี สำหรับ ตัวเก็บประจุโพลิเมอร์ ferroelectric เพราะมันสามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ เช่น เมื่อรถลงเนิน ก็จะเปลี่ยนพลังงานกลขณะลงเนินเป็นพลังงานไฟฟ้าและนำมาชาร์ตแบตเตอรี่เพื่อใช้ในครั้งอื่น ๆ แบตเตอรี่โดยทั่วไปจะหนักและไม่สามารถจ่ายพลังงานตามที่ต้องการได้เมื่อต้องเร่งอย่างรวดเร็ว
นักวิจัยได้ดัดแปลงโพลิเมอร์ ferroelectric ต่อไปโดยการเติมอนุภาคเซรามิกขนาดนาโน เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานที่เก็บ เพราะเซรามิกมีความเป็น permittivity สูงกว่าโพลิเมอร์ นักวิจัยชื่อว่าเมื่อรวมซรามิกที่มี permittivity สูงกับโพลิเมอร์ที่มีการหยุดยั้งสูง (Breakdown strength) สูงจะทำให้ได้ส่วนประกอบของวัสดุที่มีการเก็บพลังงานสูงได้ Breakdown strength วัดจากการวัสดุที่เป็นฉนวนจะทนต่อสนามไฟฟ้าได้สูงสุดแค่ไหนก่อนที่จะเริ่มเหนี่ยวนำไฟฟ้า การที่มี Breakdown strength สูง จะเป็นวัสดุที่ดีในการเป็นตัวเก็บประจุต่อไป
แต่โชคร้าย การผสมอนุภาคเซรามิกขนาดนาโนกับโพลิเมอร์นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะอนุภาคเซรามิกขนาดนาโนนั้นพยายามที่จะจับตัวรวมกันแล้วตกตะกอน ถ้าวัสดุทั้ง 2 ไม่มีความเข้ากันด้านคุณสมบัติไฟฟ้าแล้ว รูปแบบการกักพลังงานจะหยุดลงเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าสูงและจะมีความสามารถในการเก็บพลังงานต่ำลงเรื่อย ๆ แทนที่จะสูงขึ้น นักวิจัยจึงพยายามปรับอนุภาคทางไฟฟ้าอย่างละเอียดในเมทริกซ์ของโพลิเมอร์ โดยการเพิ่มหมู่พิเศษเข้าไปในวัสดุเพื่อให้เกิดความเข้ากันของวัสดุทั้งสอง
โพลิเมอร์ที่สร้างออกมานี้ยังไม่สามารถใช่้เป็นตัวเก็บประจุได้จริง แต่สามารถใช้แทนที่ผิวซิลิกอนไดออกไซด์ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ปัจจุบันได้ เพราะโพลิเมอร์ทำงานที่อุณหภูมิห้องและสร้างขึ้นได้ง่ายแถมมีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งจะสามารถนำมาใช้งานได้หลากหลายในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ เช่นหน้าจอที่ม้วนได้ และ คอมพิวเตอร์
ที่มา - physorg.com
