Самовосстанавливающийся конденсатор и способы его получения - RU2017128756A
Код документа: RU2017128756A
Формула
1. Самовосстанавливающийся конденсатор, содержащий первый электрод,
второй электрод и
диэлектрический слой, расположенный между указанными первым и вторым электродами и имеющий первую поверхность, обращенную к первому электроду, и вторую поверхность, обращенную ко второму электроду,
причем указанные электроды являются планарными и расположены почти или по существу параллельно друг другу,
причем по меньшей мере один из электродов содержит металлическую пену.
2. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена выполнена с возможностью образования прерывателя контакта в результате испарения металла на конце проводящего канала в диэлектрическом слое при протекании тока в проводящем канале в результате приложения напряжения между первым электродом и вторым электродом.
3. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором указанный диэлектрический слой содержит электропроводящие каналы, причем каждый из указанных каналов имеет одну точку выхода, расположенную на первой поверхности диэлектрического слоя, и вторую точку выхода, расположенную на второй поверхности диэлектрического слоя, и
при этом каждый из указанного первого и второго электродов содержит по меньшей мере один локальный прерыватель контакта, прилегающий к диэлектрическому слою и расположенный напротив по меньшей мере одной точки выхода, который препятствует протеканию электрического тока через проводящие каналы в диэлектрическом слое.
4. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 3, в котором локальный прерыватель контакта представляет собой полость, проходящую по всей толщине соответствующего одного из первого и второго электродов.
5. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 3, в котором локальный прерыватель контакта представляет собой куполообразную структуру.
6. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена включает алюминий (Аl).
7. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена включает никель (Ni).
8. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена включает железо (Fe).
9. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена включает медь (Cu).
10. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором температура плавления металлической пены составляет от приблизительно 400°С до приблизительно 700°С.
11. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором содержание металла в металлической пене составляет от приблизительно 5% до приблизительно 30% по массе.
12. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором металлическая пена представляет собой пену закрытоячеистого типа.
13. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором первый электрод содержит металлическую пену, и второй электрод содержит фольгу.
14. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 13, в котором фольга включает алюминий (Al).
15. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 13, в котором фольга включает никель (Ni).
16. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 13, в котором фольга включает железо (Fe).
17. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 13, в котором фольга включает медь (Сu).
18. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором первый электрод содержит металлическую пену, и второй электрод содержит осажденный в виде тонкой пленки металл.
19. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 18, в котором осажденный в виде тонкой пленки металл включает алюминий (Al).
20. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 18, в котором осажденный в виде тонкой пленки металл включает никель (Ni).
21. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 18, в котором осажденный в виде тонкой пленки металл включает Fe.
22. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 18, в котором осажденный в виде тонкой пленки металл включает Сu.
23. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором удельное сопротивление металлической пены подобрано таким образом, что металлическая пена оплавляется раньше, чем диэлектрический слой при протекании тока в проводящем канале через диэлектрический слой в результате приложения напряжения между первым электродом и вторым электродом.
24. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой содержит модифицированные органические соединения общей структурной формулы I:
где Cor представляет собой полициклическое соединение с сопряженной π-системой, каждая М представляет собой модифицирующую функциональную группу, и n представляет собой число модифицирующих функциональных групп, которое больше или равно нулю.
25. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 24, в котором модифицирующие функциональные группы выбраны из группы, состоящей из алкила, арила, замещенного алкила и замещенного арила.
26. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 24, в котором полициклическое органическое соединение включает материал со следующей структурой:
где n представляет собой число в диапазоне от 1 до 6, R1 представляет собой диизопропилфенил, и R2 представляет собой трет-октифенил.
27. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 24, в котором указанное полициклическое органическое соединение выбрано из группы, состоящей из олигофенила, имидазола, пиразола, аценафтена, триазина, индантрона и структур 1-41:
28. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 27, в котором модифицирующие функциональные группы выбраны из группы, состоящей из алкила, арила, замещенного алкила и замещенного арила.
29. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из фторированных алкилов, полиэтилена, поли-парафенилен-терефталамида, поли(винилиденфторид- гексафторпропилена), полипропилена, фторированного полипропилена и полидиметилсилоксана.
30. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой содержит полимерный материал, выполненный на основе водорастворимых полимеров, выбранных из структур 42-47:
31. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой содержит полимерный материал, выполненный на основе полимеров, растворимых в органических растворителях, которые выбраны из структур 48-53:
где каждый R1 и R2 независимо выбран из алкила, арила, замещенного алкила и замещенного арила.
32. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой является кристаллическим.
33. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором диэлектрический слой содержит коллоидный композит с микродисперсией электропроводящих наночастиц в изолирующей матрице.
34. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 33, в котором электропроводящие наночастицы содержат электропроводящие олигомеры.
35. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 34, в котором продольная ось каждого из электропроводящих олигомеров направлена перпендикулярно по отношению к поверхности электрода.
36. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 34, в котором электропроводящие олигомеры выбраны из структур с 54 по 60:
где X=2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11 или 12.
37. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 34, в котором каждый из электропроводящих олигомеров дополнительно содержит группы-заместители и имеет следующую общую структурную формулу II:
(электропроводящий олигомер)-Rq (II),
где R представляет собой группу-заместитель, и q представляет собой число, которое больше или равно нулю.
38. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 37, в котором каждый R независимо представляет собой алкил, арил, замещенный алкил или замещенный арил и любую их комбинацию.
39. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 33, в котором материал изолирующей матрицы выбран из группы, состоящей из поли(акриловой кислоты) (РАА), поли(N-винилпирролидона) (PVP), поли(фторид-гексафторпропилена) [P(VDF-HFP)], этилен-пропиленовых полимеров, которые включают этилен-пропиленовую смолу (EPR) и сополимеры мономеров этилена, пропилена и диена (EPDM), и силиконовой смолы(PDMSO), такой как диметилдихлоросилоксан, диметилсиландиол и полидиметилсилоксан.
40. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором указанный диэлектрический слой содержит поверхностно-активное вещество, выбранное из: додецилбензолсульфоната (DBSA), алкиловых эфиров полиоксиэтиленгликоля, алкиловых эфиров полиоксипропиленгликоля, октилфеноловых эфиров полиоксиэтиленгликоля, сложных эфиров полиоксиэтиленгликоля с алкил-сорбитанамив, сложноэфирных алкил-сорбитанов и додецилдиметиламиноксида.
41. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором указанный диэлектрический слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из оксидов, нитридов, оксинитридов и фторидов.
42. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором указанный диэлектрический слой содержит материал, выбранный из группы, состоящей из SiO2, НfO2, Аl2О3 и Si3N4.
43. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 3, в котором электропроводящий канал включает электрические дефекты, объединенные друг с другом в результате пробоя диэлектрического слоя.
44. Самовосстанавливающийся конденсатор по п. 1, в котором первый электрод и второй электрод содержат металлическую пену.
45. Способ получения самовосстанавливающегося конденсатора, включающий:
(а) приложение электрического напряжения через первый электрод и второй электрод, которые разделены диэлектрическим слоем, причем приложение включает постепенное повышение электрического напряжения с достижением электрического пробоя, и при этом по меньшей мере один из первого и второго электродов включает металлическую пену;
(b) приложение электрического поля через первый электрод и второй электрод с образованием электропроводящих каналов с точками выхода на противоположных поверхностях диэлектрического слоя;
(c) приложение электрического тока через первый и второй электроды, которое обеспечивает (i) джоулев нагрев в по меньшей мере одном из первого и второго электродов и (ii) образование локальных прерывателей контакта в по меньшей мере одном из первого и второго электродов, причем локальные прерыватели контакта образуются около или вблизи точек выхода; и
(d) прекращение приложения тока после образования локальных прерывателей контакта.
46. Способ по п. 45, в котором приложение электрического тока прекращают после того как с по меньшей мере одного из первого и второго электродов испаряется количество металла, достаточное для образования локальных прерывателей контакта.
