在能源结构转型与电子设备革新背景下,储能技术作为现代能源体系的核心支撑,正面临更高的性能要求。聚合物薄膜电容器凭借高功率密度与快速充放电特性,虽已广泛应用于电子设备及电源系统,但其较低的能量密度显著制约了在脉冲功率设备、电动汽车等领域的深度应用。当前亟需在提升薄膜储能密度的同时,确保薄膜电容器在高温、高电场强度等极端工况下的稳定运行,以实现电容器体积优化与可靠性提升的双重突破。
图1. HBPE@HEPD超支化共聚物的合成和结构表征:(a)捕获自由基的共轭结构示意图,(b)共聚物的合成过程,(c)1H NMR谱图,(d)GPC曲线,(e)FTIR谱图。
图2. 利用HBPE@HEPD所得功能化BNNS的结构表征
图3. 功能化BNNSs/PEI纳米复合材料的介电性能和储能性能:(a)介电常数,(b)介电损耗,(c)10 kHz时介电性能的比较,(d)Weibull击穿分布,(e)450 MV m-1下的P-E回线,(f)450 MV m-1下的电位移,(g–h)25°C和100°C下的能量密度和效率。
图4. 功能化BNNSs/PEI纳米复合材料的电性能和循环稳定性:(a)传导损耗,(b)铁电损耗,(c)电导率的Arrhenius函数,(d)电流密度,(e)紫外-可见吸收光谱,(f)0.5 wt.% HEPD-BNNSs/PEI薄膜的循环稳定性。
本研利用纳米片的深陷阱效应和宽带隙特性的协同作用,为提升聚合物在高温下的击穿强度和放电能量密度提供了一种创新策略,同时也为理解静电储能应用中聚合物电介质击穿初期的电树枝抑制机制提供新视角。
原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202418466
课题组目前包括教授1名、副教授1名、海外高层次人才1名(入职浙工大平湖新材料研究院)、在读博士生、硕士生20余名。依托浙江省塑料改性与加工技术研究重点实验室、中国轻工业联合会绿色塑料助剂重点实验室和浙江工业大学平湖新材料研究院等平台,团队长期从事功能性超支化聚合物设计、合成及相关应用研究,通过自主设计合成各类功能性超支化聚合物,发挥其结构性能优势,以促进其在聚合物基电子封装材料、聚合物基储能材料、通用塑料高性能化、功能化改性及可循环利用等领域应用为目标。近年来课题组在相关领域先后承担国家自然科学基金、浙江省重点研发计划、浙江省自然科学基金重点项目及产学研合作项目等28项;在Adv Funct Mater、Macromolecules、Carbon、J. Mater. Chem. C、Compos. Sci. Technol.、Polymer、高分子学报等期刊发表研究论文55篇;获授权发明专利18件(其中日本专利1件),参加国内外各类学术会议60余人次;课题组先后与多家行业龙头企业建立稳定的产学研合作联系。此外,课题组承担了省级研究生优秀课程、省级研究生联合培养基地等多项教学改革及人才培养项目。
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