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清華大學(xué)黨智敏課題組《Adv. Mater.》綜述:用于高功率能量存儲(chǔ)的聚合物基電介質(zhì)的損耗抑制
2022-08-14  來源:高分子科技

  電容器作為一種能夠存儲(chǔ)電荷的“容器”,能夠通過對電荷的快速存儲(chǔ)和釋放,調(diào)節(jié)電子電路和電力系統(tǒng)中信息和能量的流動(dòng)。聚合物電介質(zhì)因具有高絕緣強(qiáng)度,低成本,易加工性,低損耗和良好的自愈特性等優(yōu)點(diǎn),成為了電容器電介質(zhì)的重要組成部分。近年來,聚合物基電介質(zhì)的損耗抑制受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,相關(guān)研究方興未艾。電介質(zhì)材料的損耗不僅為薄膜電容器的效率設(shè)定了理論上限,而且產(chǎn)生的熱量對電氣裝置的熱管理系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,聚合物基電介質(zhì)材料的損耗抑制研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。


  近日,清華大學(xué)黨智敏教授課題組受邀在《Advanced Materials》上發(fā)表了題為Suppressing the Loss ofPolymer-based Dielectrics for High Power Energy Storage”的綜述論文,全面介紹了目前聚合物基電介質(zhì)損耗抑制的機(jī)理探索,性能表征和材料制備方面的研究進(jìn)展,明晰了聚合物基電介質(zhì)損耗抑制研究未來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。該綜述對損耗的兩大組成部分:極化損耗和電導(dǎo)損耗進(jìn)行歸納和討論,分析討論機(jī)理研究中的進(jìn)展和不足;進(jìn)一步地,介紹了損耗抑制研究中的表征手段,深入探討了表征中亟待研究和解決的問題;接下來,總結(jié)了損耗抑制過程中的材料制備策略,詳述材料制備方面的重要成果,分析了研究中存在的不足和未來可能的研究方向;最后,概述了聚合物基電介質(zhì)損耗抑制研究目前所面臨的主要挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展機(jī)遇。目前,絕大多數(shù)的損耗抑制研究還停留在實(shí)驗(yàn)室水平,損耗抑制的研究有賴于化學(xué)、材料和電氣學(xué)科的研究合作,借助數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和數(shù)值模擬方法,以及先進(jìn)的材料表征方法和制備技術(shù),聚合物基電介質(zhì)損耗抑制的研究和應(yīng)用將取得重大進(jìn)展。


1.電場-電極化曲線和測量過程中的電荷組成示意圖

 

2. 損耗抑制研究示意圖。內(nèi)圓表示介質(zhì)損耗的組成部分:極化損耗和電導(dǎo)損耗;中間圓環(huán)為抑制損耗的材料分類;最外層為損耗抑制研究的機(jī)遇和挑戰(zhàn)


  該工作得到了國家自然科學(xué)基金(51937007,51921005)和國家重點(diǎn)研究開發(fā)項(xiàng)目(2021YFB2401502)的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202203623

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