سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية، 19 فبراير 2026: طور باحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا النقاب مكثفاً بوليمرياً جديداً فائق الأداء، يمتلك القدرة على تخزين طاقة تتجاوز التصميمات التقليدية بأربعة أضعاف، مع كفاءة تشغيلية استثنائية تصل إلى درجة حرارة 482 فهرنهايت (250 درجة مئوية). ويمثل هذا الابتكار التقني قفزة نوعية في تعزيز كفاءة أنظمة الطاقة ضمن بيئات الحرارة المرتفعة، مثل المركبات الكهربائية ومراكز البيانات وأنظمة الطيران، وهي قطاعات تعاني حالياً من الإخفاق السريع للمكثفات التقليدية تحت الضغط الحراري. وتتميز المكثفات البوليمرية بقدرتها على إطلاق دفقات طاقة سريعة جداً مقارنة بالبطاريات التي تفرغ طاقتها ببطء، مما يجعلها عنصراً حيوياً لتثبيت الجهد ودعم إلكترونيات الطاقة في الأجهزة الحساسة كأجهزة إزالة رجفان القلب الطبي ووميض الكاميرات.
هندسة نانوية لكسر قيود الحرارة
نجح الفريق العلمي في معالجة نقاط الضعف البنيوية للمكثفات التجارية التي تبدأ بالتحلل عند تجاوز حرارة 212 فهرنهايت، وذلك من خلال دمج نوعين من البلاستيك الحراري المتوفر تجارياً في “سبيكة بوليمرية” متطورة تترتب ذاتياً في بنية نانوية مستقرة. وأنتجت هذه العملية مادة عازلة “ديليكتريك” بخصائص مذهلة، حيث وصل ثابت العزل الكهربائي فيها إلى 13.5، في حين لم يتجاوز هذا الثابت رقم 4 في المكونات الفردية قبل دمجها. كما وقد أثبتت هذه المادة المبتكرة قدرة فائقة على الحفاظ على استقرار أدائها في نطاق حراري واسع يمتد من 148 درجة تحت الصفر حتى 482 درجة فوق الصفر فهرنهايت، وهو ما يتيح لمصنعي الأجهزة حشد طاقة أكبر بأربع مرات في نفس المساحة الحالية، أو تقليص حجم المكونات الكهربائية إلى الربع دون أدنى تراجع في الكفاءة.
آلية عمل “السبيكة” ومستقبل التصنيع
صرح الباحث “لي لي”، المؤلف المشارك في الدراسة، بأن التطور التقني في قطاعات الفضاء والسيارات الكهربائية ظل طويلاً رهين الحاجة المستمرة لتبريد المكثفات التقليدية، إلا أن الابتكار الجديد ينهي هذه المعضلة عبر دمج مادتي “PEI” و”PBPDA” المقاومتين للحرارة بأسلوب يمنع امتزاجهما الكامل؛ مما يشكل واجهات ثلاثية الأبعاد على مقياس النانو تعمل كحواجز صلبة لصد تسرب الشحنات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، أوضح الباحث “غوانشون روي” أن الفريق حقق معادلة صعبة بالجمع بين كثافة الطاقة العالية والتحمل الحراري الفائق في بوليمر عازل واحد، كما أنه من المتوقع أن يساهم انخفاض تكلفة المواد الأولية وتوفرها في تسريع عمليات الإنتاج الضخم والتسويق التجاري.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
المصدر: Penn State
