耐高温聚合物介电材料是近年来储能聚合物电介质领域的研究热点。聚醚酰亚胺（PEI）是在聚酰亚胺主链中加入醚键（-O-）而得的一类耐高温线性聚合物电介质。PEI拥有高的玻璃化转变温度、易加工、柔韧性好、高的击穿强度等特点，是高温薄膜电容器用优异候选材料。但在高温高场下，从电极注入的电子和材料自身激发的电子急剧增多，导致电介质PEI容易形成导电通路，产生高电导损耗，具有低的储能密度和效率。

  近期，湘潭大学陈盛副教授课题组联合中南大学罗行副教授提出以P型半导体聚合物苯并菲（PMHT）作为有机功能填料，通过静电相互作用建立物理交联、异质结构界面处的电子-空穴对构筑电荷陷阱以及低电子亲和能提高电极界面势垒的三重策略，极大提高了PEI介电薄膜在极端条件下的储能密度和效率。

图1. a) PEI与PMHT静电相互作用示意图; b)纯PEI, c)低含量PMHT和d)高含量PMHT薄膜导电通路形成示意图; e) PEI与PMHT界面处形成的电子-空穴对示意图; f) PEI和PMHT的能级图。

图2. 室温下，聚合物薄膜的a)介电常数和b)介电损耗随频率变化图; 1 kHz下，聚合物薄膜的c)介电常数和d)介电损耗随温度变化图。

图3. 纯PEI和0.75wt% PMHT/PEI在100 ℃和150 ℃的a,b)P-E曲线和d,e)储能性能; 0.75wt% PMHT/PEI在200 ℃的c)P-E曲线和f)储能性能; g)纯PEI和0.75wt% PMHT/PEI的放电能量密度随温度变化图; 当η>90%,本工作与其它工作在h) 150°C和i) 200°C下的放电能量密度比较图。

  该研究成果以“Improved Capacitive Energy Storage at High Temperature via Constructing Physical Cross-Link and Electron-Hole Pairs Based on P-Type Semiconductive Polymer Filler”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊上。论文的第一作者为湘潭大学化学学院硕士研究生严传芳，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。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202312238

作者简介

  陈盛，男，1986年出生于湖南益阳，汉族，中共党员，副教授。主要从事液晶高分子的合成与相结构的研究，以及储能聚合物电介质材料的研究。研究特色是液晶高分子的介电与储能性能和液晶高分子界面修饰剂对聚合物基介电复合材料的电性能影响的研究。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Advanced Functional Materials、Advanced Science、Energy & Environmental Materials、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Materials Chemistry A、Macromolecules、Chemical Engineering Journal、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Journal of Power Sources、Composites Part A等期刊上发表SCI论文50多篇。

  下载：Improved Capacitive Energy Storage at High Temperature via Constructing Physical Cross-Link and Electron-Hole Pairs Based on P-Type Semiconductive Polymer Filler