Разработка поможет увеличить время работы смартфонов и расширить географию продаж электроавтомобилей в России.
Студент Самарского университета им. Королёва разработал легкий и экономичный электронагреватель в виде гибкой и очень тонкой, как два листа бумаги, пленки, которую можно наклеить на предмет, нуждающийся в защите от холода.
Такая обогревательная пленка, внутри которой находится инновационный нагревательный элемент, сможет эффективно согреть в зимнюю стужу не только смартфоны и другую портативную электронику, но также и аккумуляторы электромобилей, что в конечном итоге поможет расширить географию использования электрокаров в России и увеличить продажи таких машин. Данный проект был успешно защищен в качестве выпускной квалификационной работы в виде студенческого стартапа.
"Как известно, аккумуляторные батареи, используемые в различных электронных устройствах, крайне чувствительны к низким температурам и очень быстро разряжаются на холоде. Нами был разработан специальный ультратонкий плоский нагреватель, который будет поддерживать оптимальную температуру в аккумуляторных системах и гаджетах, при этом он будет весьма экономичен, потребляя минимум энергии", – рассказал разработчик нагревателя Булат Халитов, студент четвертого курса Института авиационной и ракетно-космической техники Самарского университета им. Королёва.
Получать электроэнергию нагреватель будет от того самого аккумулятора, который он должен согревать – для разных устройств планируется в перспективе придумать свою собственную систему подключения и отключения нагревателя. При этом на скорость разряда аккумулятора работа экономичной "электрогрелки" повлияет в гораздо меньшей степени, чем холодная погода.
Конструкционно нагревательная пленка, общая толщина которой всего лишь порядка 0,2 мм, состоит из термостойкой полимерной основы толщиной до 50 мкм (0,05 мм) и двух тонких функциональных слоев, создаваемых с помощью вакуумного ионно-плазменного метода. Сначала на полимерную основу посредством осаждения ионно-плазменного потока в вакууме наносится первый функциональный слой толщиной до 25 мкм. Внутри него при кристаллизации образуются особые "наностолбики", сориентированные примерно в одном направлении – почти как иголки у испуганного ежика. Этот слой как раз потом и нагревается за счет протекания через него электрического тока при работе нагревателя, а "наностолбики" обеспечивают необходимые свойства нагревающего слоя.
"За счет подбора специального материала и управления процессом вакуумного ионно-плазменного напыления в процессе осаждения получаются столбчатые наноструктурные кристаллиты первого слоя покрытия с очень высоким удельным электрическим сопротивлением", – пояснил Булат Халитов.
Затем на нагревательный слой тем же вакуумным ионно-плазменным методом наносится второй слой (толщиной также до 25 мкм), он с более высоким коэффициентом теплопроводности, и его задача – эффективный отвод сгенерированного тепла в направлении объекта, защищаемого от холода. После этого устанавливаются специальные коннекторы для подачи электропитания и весь этот нагревательный "бутерброд" герметизируется со всех сторон с помощью температуростойкой полимерной основы. Главное потом при эксплуатации – закрепить или приклеить нагреватель на согреваемом объекте правильной стороной.
По словам Булата Халитова, в числе конкурентных преимуществ такого нагревателя, по сравнению с подобными устройствами на рынке, – очень маленькая толщина, гибкая конструкция и малое потребление энергии из-за высокого удельного электросопротивления – около 3 Ом∙мкм. Максимально допустимая температура нагрева конструкции – 150 °C. Напряжение питания может варьироваться в широких пределах – от 1 до 220 В. Срок службы такого нагревателя должен составить порядка 50 тысяч часов.
Автор фото: Елена Вагнер
