近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)常云飛教授、王大偉教授課題組提出一種在基體中引入二維鉍層狀鐵電微晶以及構(gòu)建復(fù)合物雙層結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，突破了聚合物基介電材料在儲能性能提升方面的限制。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》上。
聚合物基介質(zhì)電容器具有充放電速率快、功率密度高、柔性好、可以自愈等優(yōu)點(diǎn)，在儲能器件和先進(jìn)電子電力系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，聚合物基介電材料存在擊穿場強(qiáng)不高、介電常數(shù)較低以及電遲滯高的問題，難以同時(shí)獲得大幅度提升的儲能密度和儲能效率，阻礙了相關(guān)器件和系統(tǒng)向高性能化、微型化及輕量化方向的發(fā)展。
針對此現(xiàn)狀，團(tuán)隊(duì)提出了在聚合物基體中引入二維鉍層狀鐵電Na0.5Bi4.5Ti4O15（NBT）片狀微晶以及構(gòu)建復(fù)合物雙層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，協(xié)同利用引入NBT微晶所產(chǎn)生的電勢壘效應(yīng)和構(gòu)建雙層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的界面效應(yīng)，有效地抑制了電荷在聚合物層內(nèi)和層間的傳輸，大幅度提高了擊穿場強(qiáng)，同時(shí)也提高了聚合物的介電常數(shù)，增強(qiáng)了其極化能力。基于此研制的雙層聚合物基復(fù)合材料VDF-HFP具有大幅度提升的儲能密度，并兼顧較高的儲能效率。
該工作可為未來研發(fā)高性能聚合物基電介質(zhì)提供重要指導(dǎo)，并為先進(jìn)儲能器件和系統(tǒng)應(yīng)用提供了一種高性能聚合物基儲能材料。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55112-1
本文鏈接：介電儲能復(fù)合材料研究領(lǐng)域研究取得新進(jìn)展http://www.lensthegame.com/show-11-17402-0.html
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