聚合物电介质具有质量轻、介电损耗低、击穿强度高和柔韧性优异等特点。然而,目前大多数商用聚合物电介质材料受其较低的能量密度或者较低的工作温度限制,无法满足现代电子器件的微小型化和轻量化要求。通常,人们设计的耐高温聚合物的主链都由大量的芳香族结构构成,因为芳香骨架可以承受较高温度。但主链上的大量苯环形成π-π共轭,减少了带隙,导致聚合物在高温高场下具有较大的漏电流,从而降低了它们的储能性能。
图1:(a)单体和(b)聚合物的合成路线图

图2:室温下聚合物(a)介电常数和(b)介电损耗的频率依赖性。不同频率下聚合物(c) PCPMT和(d) PCEMT介电常数和介电损耗的温度依赖性。

图4:PCPMT、BOPP和PI在室温(a)和100 ℃ (b)下的放电能量密度和充放电效率。(c)在100 ℃时,PCPMT与其他介电薄膜的储能性能对比图。(d) PCPMT的Ud和η值随循环次数的变化规律。
该研究相关成果最近以“Constructing Novel High-Performance Dipolar Glass Polymer Dielectrics by Polar Rigid/Flexible Side Chains”为题,发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。论文的第一作者为湘潭大学化学学院研究生罗黄,湘潭大学陈盛副教授和中南大学罗行副教授为共同通讯作者。
作者简介
陈盛,男,1986年出生于益阳,汉族,中共党员,副教授。主要从事液晶高分子的合成、相行为和相结构的研究,以及介电聚合物薄膜材料的研究。研究的特色是介电液晶高分子的储能研究以及液晶高分子界面修饰剂对聚合物基介电复合材料的介电和储能性能的影响研究。近年来,主持了国家自然科学基金青年项目、湖南省自然科学面上项目、湖南省自然科学青年项目、湖南省教育厅创新项目、湖南省教育厅优秀青年项目、教育部“产学合作、协同育人”项目等。以第一作者和通讯作者在Macromolecules、Journal of Materials Chemistry A、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Advanced Science、Chemical Engineering Journal、Journal of Materials Chemistry C、ACS Applied Materials & Interfaces、Composites Part A等期刊上发表SCI论文50多篇。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c02653
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