Nat. Commun: 通过纳米限域在聚合物纳米复合材料中实现高温电容储能

聚合物基介电材料作为静电电容器的储能介质具有巨大潜力。然而，聚合物的热阻较低，导致其在高温下的电介质储能能力严重下降，限制了其在恶劣环境中的应用。在这里，我们提出了一种柔性层状聚合物纳米复合材料，其中的聚合物成分被限制在纳米尺度，从而提高了纳米复合材料的热-机械-电稳定性。这种纳米层压材料由夹在固体Al2O3 层之间的纳米约束聚醚酰亚胺（PEI）聚合物组成，在200 °C高温条件下，能量密度高达18.9J/cm3，能量效率高达91%。我们的研究表明，PEI聚合物的纳米纤化降低了扩散系数，约束了热动力学，导致玻璃化转变温度比块体PEI聚合物显著提高37 °C。纳米层合材料内的纳米约束和界面捕获的综合效应协同提高了电击穿强度，并在高达250 °C的温度范围内增强了储能性能。通过在金属细线等弯曲表面上使用柔性超薄纳米层，我们提出了一个创新概念，即能够制造出高效、紧凑的金属线电容器，尽管器件体积很小，却能获得很大的电容量。

图文简介

Al2O3润湿纳米受限PEI聚合物的分子热动力学及性能研究

多层纳米叠层的结构和电学性质

多层纳米层合材料的储能性能和循环性能

纳米叠层柔性和基于金属线的电容器器件的评估

论文信息

通讯作者： Xin Zhang, Shujun Zhang, Ce-Wen Nan