由日本科技廳（JST）主持領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究，近日宣布來自國家先進(jìn)工業(yè)科技研究所（AIST）和國立材料研究（NIMS）的科學(xué)家們已經(jīng)成功研制出了耐高壓真空電力開關(guān)并順利進(jìn)行了試驗(yàn)；該技術(shù)利用了金剛石半導(dǎo)體材料，目前尚屬世界首例。
       作為AIST機(jī)構(gòu)以問題解決為導(dǎo)向的基礎(chǔ)性科研，該真空電力開關(guān)項(xiàng)目由來自AIST的高級(jí)研究科學(xué)家Daisuke Takeuchi和來自NIMS的首席研究員Satoshi Koizumi聯(lián)合研發(fā)。

       為實(shí)現(xiàn)將可再生能源并入日本國家電網(wǎng)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化，科學(xué)家們一直致力于電壓/電流/頻率可控制的緊湊型電力轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā)。然而迄今為止，對于硅和類似材料制造出的電力開關(guān)來說，能承受高壓的超大型電力轉(zhuǎn)換裝置在實(shí)際應(yīng)用中一直是一個(gè)技術(shù)瓶頸。研究者發(fā)現(xiàn)，真空中的耐受電壓要比固態(tài)半導(dǎo)體中耐受電壓更加優(yōu)越；鑒于此，科學(xué)家們開始研究能夠提供超高耐受電壓、高效率緊湊型的真空電力開關(guān)。

       為了在電力開關(guān)中利用真空，研究者首先要解決如何利用電子發(fā)射設(shè)備使電流通過真空。試驗(yàn)中科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金剛石表面涂覆了氫原子之后就可以自由的發(fā)射電子。因此，金剛石半導(dǎo)體在真空電力開關(guān)中就充當(dāng)了電子發(fā)射源。在開關(guān)操作實(shí)驗(yàn)中，工作人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓達(dá)到10KV時(shí)，裝置能夠正常的起到電力開關(guān)的作用。鑒于這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究者推測如果一個(gè)真空電力開關(guān)能承受100KV的電壓，那么在理論上，相比于原來尺寸十分之一的高壓轉(zhuǎn)換裝置就可以制造出來。

       采用該技術(shù)，日本可以充分利用海上風(fēng)能發(fā)電在日本的諸多列島實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)日本的新能源戰(zhàn)略。（編譯自” High-Voltage Vacuum Power Switch for Smart Power Grids: World's First Successful Power Switch Using Diamond Semiconductor”；翻譯：王現(xiàn)）