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  金屬化薄膜電容器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電氣和電子設(shè)備的能量存儲(chǔ)。雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜因其卓越的擊穿強(qiáng)度（~700 MV/m）、超低介電損耗（10??至10?3）、優(yōu)異的加工性、自愈能力以及低成本，而被商業(yè)電容器廣泛應(yīng)用。然而，隨著電動(dòng)汽車和電磁能設(shè)備等領(lǐng)域的集成化和微型化迅速發(fā)展，儲(chǔ)能電介質(zhì)材料不僅需具備更高的儲(chǔ)能密度，還必須具備優(yōu)異的耐溫性能。因此，迫切需要開發(fā)兼具高儲(chǔ)能密度和卓越耐溫性能的聚合物電介質(zhì)材料。

  為了提高聚合物電介質(zhì)的高溫儲(chǔ)能性能，并解耦高儲(chǔ)能密度和低能量損耗之間的矛盾關(guān)系，近日,西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院張志成教授團(tuán)隊(duì)提出了一種通過在熔融擠出造粒過程中物理引入極性缺電子的8-羥基喹啉（8-HQ）來改性聚丙烯（PP）介電儲(chǔ)能性能的新策略。缺電子的8-HQ分子最初設(shè)計(jì)用于捕獲在高電場(chǎng)下注入的電荷，抑制漏電流密度。令人意外的是，研究發(fā)現(xiàn)它們可以在PP晶粒的邊界處積聚，誘導(dǎo)PP晶粒的生長(zhǎng)，從而增強(qiáng)了PP薄膜的機(jī)械強(qiáng)度。這兩種效應(yīng)共同促進(jìn)了PP/8-HQ的高擊穿場(chǎng)強(qiáng)。8-HQ中極性基團(tuán)的引入可以提高PP/8-HQ的介電常數(shù)。擊穿場(chǎng)強(qiáng)和介電常數(shù)的協(xié)同提高，最終實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能性能的綜合提升。

圖6 PP 和 PP/8-HQ 薄膜的儲(chǔ)能和循環(huán)穩(wěn)定性。 (a) 25℃和(b) 125℃時(shí)PP和PP/8-HQ-3(A)薄膜的儲(chǔ)能密度和放電效率；(c)本研究與其他已報(bào)道的PP基介電材料在25℃、125℃和 90% η 時(shí)的U_e比較； (d)PP和PP/8-HQ-3(A)薄膜在25℃和200 MV/m下的充放電循環(huán)性能；PP和PP/8-HQ-X(A)薄膜的(e)接觸角和粗糙度；(f)180°金屬電極剝離；(g)自愈圖。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418631

作者介紹：

  張志成：西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域包括新型氟聚合物的設(shè)計(jì)與可控合成，新型電介質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與偶極調(diào)控，電活性高分子及其在高儲(chǔ)能電容器、壓電傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用等。

  張美榮：西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院助理教授。主要研究方向?yàn)楦邇?chǔ)能低損耗聚合物電介質(zhì)的設(shè)計(jì)合成、及其介電儲(chǔ)能性能研究。

團(tuán)隊(duì)介紹：

張志成教授電功能高分子課題組

課題組簡(jiǎn)介：

  張志成教授團(tuán)隊(duì)的研究領(lǐng)域主要有有機(jī)氟化學(xué)與氟聚合物化學(xué)改性、先進(jìn)儲(chǔ)能高分子的設(shè)計(jì)與可控合成、儲(chǔ)能聚合物復(fù)合電介質(zhì)研究、智能材料合成與傳感器應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)功能材料、無機(jī)多孔材料水污染治理應(yīng)用研究等六個(gè)方向。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有科研人員9人，其中教授4人，副教授3人，助理教授2人，在讀研究生40余人。

  團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張志成教授十幾年來致力于電功能氟聚合物設(shè)計(jì)合成及先進(jìn)聚合物電介質(zhì)研究，包括新型氟聚合物的設(shè)計(jì)、改性方法、氟聚合物材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究、電活性氟聚合物及其在高儲(chǔ)能電容器、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用等。近年來圍繞氟聚合物的合成改性，開發(fā)了多種基于C-Cl、C-F 鍵活化的可控改性方法，為新型氟聚合物的設(shè)計(jì)合成開辟了新途徑；在氟聚合物鐵電壓電特性及電性能調(diào)控方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并取得了豐碩的成果；在鐵電聚合物薄膜傳感器及能量收集應(yīng)用方面開展了相關(guān)工作，積累了一定的研究基礎(chǔ)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目4項(xiàng)（重點(diǎn)1項(xiàng)，面上2項(xiàng)，青年1項(xiàng)），省部級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)，橫向項(xiàng)目20余項(xiàng)。以第一（通訊）作者共發(fā)表 高水平論文150余篇，發(fā)表 SCI論文被引用3400余次，個(gè)人H因子為33。2010年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃，2019年獲得陜西省職工十大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人物稱號(hào)，獲2021年陜西省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第3）。現(xiàn)任《高分子通報(bào)》、《IET Nanodielectric》、《Reactive and Functional Polymers》、《大學(xué)化學(xué)》等期刊編委。

  課題組相關(guān)研究：http://gr.xjtu.edu.cn/en/web/zhichengzhang

  課題組長(zhǎng)期招收電介質(zhì)儲(chǔ)能、介電彈性體、聚合物鐵電壓電材料等方向的碩士、博士研究生。