具有分级界面的纳米纤维增强聚合物复合材料:用于高温介电储能应用

作     者：智佳鹏 王建 沈忠慧 李宝文 张鑫 南策文 Jiapeng Zhi;Jian Wang;Zhonghui Shen;Baowen Li;Xin Zhang;Ce-Wen Nan

作者机构：State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and ProcessingCenter of Smart Materials and Devices&International School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China School of Materials Science and EngineeringState Key Lab of New Ceramics and Fine ProcessingTsinghua UniversityBeijing 100084China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第7期

页      面：2652-2661页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：supported by the National Key Research&Development Program of China(2021YFB3800603) the National Natural Science Foundation of China(52222205 and 52072280) the Basic Science Center Program of the National Natural Science Foundation of China(51788104) the National Innovation and Entrepreneurship Training Program for College Students(S202210497035) 

主　　题：high temperature energy storage dielectrics polymer nanocomposite film capacitor 

摘      要：陶瓷纳米填料增强的柔性聚合物基复合材料在先进电子电气系统中显示出巨大的储能应用潜力.但如何在高于150℃的条件下提高其能量密度和效率仍然是一个挑战.本文中我们采用氮化硼-钛酸钡(BNBaTiO_(3))非均质纳米纤维作为填料,耐高温的聚醚酰亚胺(PEI)为基体,使复合材料的介电常数和击穿强度同时提高.分级结构的BN/BaTiO_(3)/PEI界面提升了材料的陷阱密度和能级,可进一步抑制传导损耗.在此基础上,复合材料在150℃,能量效率高于90%时展现出5.23J cm^(-3)的超高能量密度,这是迄今为止纳米纤维增强聚合物复合材料中最高的能量密度.研究表明,分级界面是提高材料高温储能的有效策略,对介电材料在高温下的应用具有重要意义.