聚合物薄膜电容器在脉冲电源系统及高温电子系统中发挥着关键作用，但现有商用双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜只能在105^oC以下工作。尽管聚酰亚胺（PI）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚醚醚酮（PEEK）等聚合物具有高玻璃化转变温度，但在高温和高电场作用下其电导损耗会急剧上升，导致储能密度较低。因此抑制电荷迁移来降低传导损耗成为高温聚合物介电薄膜研究的核心目标。

  近日，大连理工大学翁志焕教授团队首先通过分子结构设计在杂萘联苯聚芳醚砜中引入金刚烷结构，然后采用紫外辐照诱导介电薄膜表面的杂萘联苯和金刚烷发生交联，从而抑制电极电荷注入和分子内的电荷转移，显著提升介电薄膜的电容性能。该紫外诱导介电薄膜展现出超高放电能量密度，在室温和150 ^oC下分别达到10.20 J cm^-3和7.91 J cm^-3。同时，紫外诱导介电薄膜具有优异的自愈合性能，展现出卓越的循环稳定性。此外，还通过卷对卷生产制备的大尺寸薄膜，结合其低成本优势，为商业应用提供了实际可行性。

  2026年1月7日，该工作以“UV Induced Surface Crosslinked Polyarylether Sulfone Films for High-Temperature Capacitor Energy Storage Produced via Roll-to-Roll Process”为题发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater., 2026, 0: e27229），文章第一作者是大连理工大学博士生顾程文，研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。

图1 分子结构设计及电荷转移机制研究

  首先通过分子结构设计在杂萘联苯聚芳醚砜中引入金刚烷，金刚烷的扭曲非共面结构可以避免π-π堆积，降低离域损耗。通过DFT计算表明引入金刚烷可以提高能带带隙、减小静电势差值以及降低电子传输距离，从而抑制分子内的电荷转移，降低电导损耗。

图2 紫外辐照介电薄膜的储能性能

  然后对介电薄膜进行紫外辐照处理，诱导介电薄膜表面杂萘联苯和金刚烷交联，构建电荷陷阱，抑制电极电荷注入，降低电导损耗，从而提升介电薄膜的储能密度。其中UV-p-20 min薄膜在150 ^oC和η>90%时的U_e为4.90 J cm^-3，比相同条件下原始杂萘联苯聚芳醚砜（PPES）的U_e值（U_e=1.47 J cm^-3）高出233.3%。

图3 工业级电容薄膜的电容性能及自愈性能

  紫外辐照在介电薄膜中引入大量氧原子，改善介电薄膜的自愈性能。通过卷对卷生产工艺制备工业级电容薄膜，展现出一致的电容特性。此外，本研究的低原材料成本，为电容薄膜商业化应用奠定了基础。

  该研究首次阐述紫外诱导表面交联策略，该策略能够抑制电荷迁移，降低电导损耗，并改善薄膜的自愈性能。与以往通过链断裂产生极性含氧基团和紫外光固化来增强薄膜电容性能的研究不同，本研究避免了聚合物链断裂导致电荷迁移率增加和薄膜脆化的问题，实现以卷对卷方式生产工业级电容薄膜，为电容式储能及商业应用开辟了广阔前景。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202527229