聚合物电介质薄膜电容器具有极高的能量转换速率，在电磁能装备、电力电子以及新能源装备等领域的作用至关重要。随着装备、器件往紧凑化、轻量化、工作环境极端化方向发展，对聚合物电介质薄膜的储能密度以及耐高温性能的要求越来越高。电荷存储密度和电场强度的平方成正比，因此，电介质薄膜承受的电场增加，电荷存储密度则会快速增加。然而，聚合物薄膜在高电场下以电子电导为主，不再符合欧姆定律，电导电流随电场强度增加呈指数增大，会产生大量的焦耳热。传统聚合物电介质的导热系数普遍较低（< 0.2 W/(mK)），散热效率很低，会造成介质温度快速升高，进而引起电导指数增加、耐电强度急速降低等连锁反应，从而造成器件、装备失效等严重问题，在高温下工作的器件装备散热问题尤其提出。尽管可以通过引入纳米添加等方式增加聚合物电介质的导热系数，但这往往以牺牲耐电强度为代价，更重要的纳米添加给薄膜制造工艺带来极大挑战。因此，开发耐高温、本征高导热的聚合物电介质薄膜是最好选择。

图1双链结构聚合物电介质薄膜的分子结构和自组装形貌

图2双链结构聚合物电介质的导电性和电击穿强度

  采用红外相机直观地研究了200 ^oC、300 MV/m下PSBNP-co-PTNI_0.02和聚醚酰亚胺（PEI，已知最好的商品耐高温聚合物电介质薄膜）的连续充-放电循环过程中的发热现象，在高导热的PSBNP-co-PTNI_0.02薄膜中未观察到局部热积聚现象，而低导热的PEI膜则出现了明显的局部热积聚。研究团队模拟电介质薄膜电容器芯子的热场分布，发现PSBNP-co-PTNI_0.02薄膜电容芯子的中心温度远低于PEI薄膜电容芯子，充-放电循环更加稳定，实验也证明PSBNP-co-PTNI_0.02薄膜连续充-放电循环寿命是PEI薄膜的6倍。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05671-4