原位取向微纳米纤维和致密晶体结构协同提升介电薄膜储能性能论文发表于Small期刊

发布时间:2025-12-31  文章来源:陈美月

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聚合物静电薄膜电容器由于其超高功率密度、充放电速率快、柔性和易加工性,广泛应用于微波通信、电动汽车和可再生能源存储等领域,但其能量密度较低,限制了轻量化和集成化电子元件的发展。因此,提高聚合物介电薄膜的能量密度和效率十分必要。本论文使用熔融挤出-热拉伸-淬冷”技术制备了聚丙烯/聚己内酰胺(PP/PA6)原位微纤复合介电薄膜。独立分布、高度取向的PA6亚微米纤维,不仅增强了偶极极化,还提供了广泛的界面面积,增加了界面极化。此外,大量纤维界面增加了电树枝的传播路径,显著提高了击穿强度。同时,PPPA6之间的熔点差异使得可以进一步通过热退火完善晶体结构,使得亚微米纤维界面形貌更加均匀,减少了界面缺陷,从而显著提高PP/PA6复合薄膜的储能性能,实现在700 MV/m外加电场下,最大能量密度高达5.8 J/cm3,能量效率为88.9%。本论文提出的这种方法简便且可大规模生产,为同时实现全有机介电薄膜的高Ud和高η提供了重要指导,为解决界面工程所面临的长期挑战提供了重要的理论见解。

 

Mei-Yue Chen, De-Long Li, Jin Yu, Ke-Yu Lan, Gan-Ji Zhong, Hua-Dong Huang*, and Zhong-Ming Li*. Heterogeneous Interface Engineering with In-Situ Aligned Polyamide Fibrils for High-Energy-Density Polypropylene Dielectric Films. Small, 2026, 22, 11, e11182, DOI: 10.1002/smll.202511182.

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