随着对高集成度和高功率密度电力电子设备的追求，封装材料的绝缘性能与智能化面临严峻挑战。传统材料多注重提升绝缘性能，但由于器件结构复杂，局部电场畸变与电荷注入难以避免，进而易引发绝缘失效。为此，自适应电介质（SADs）智能材料应运而生，具有在低电压下保持高绝缘性能而在高电压时迅速排散电荷的能力，从而有效防止由局部电场畸变导致的绝缘故障。其基本原理是借助半导体材料的肖特基势垒，实现绝缘-导电的转变。然而，在核壳结构的设计思路中，壳层电导率难以选择，加之聚合物基体中相邻填料间仍存在约微米级的聚合物薄层，进一步影响高电场下的电荷消散效率。

  受到病毒所具备的突起结构启发，在填料表面构建敏感微结构可显著增强填料邻域电场并促进电荷传导。同时，金属纳米颗粒与SiC间会形成肖特基势垒，为自适应介质的非线性电导特性提供支持。实验结果和理论计算证实了金属纳米粒子-碳化硅界面上的势垒高度由金属材料的功函数和半导体材料的费米能级差异决定。

图3金属-碳化硅界面肖特基势垒的第一性原理计算结果

图4复合材料的非线性导电行为

图5 

  相关研究成果以“Self-Adaptive Dielectrics with Tunable Nonlinear Electrical Conductivity via Virus-like Structures Composed of Metal Particles”为题发表在国际学术期刊《Advanced Materials》上。华南理工大学谢从珍教授、王瑞副教授为论文的通讯作者，华南理工大学博士研究生张道铭为论文第一作者。感谢国家自然科学基金（No. 51977084，52307025）等项目对本文的资助。

  文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202411645