金属化薄膜电容器广泛应用于现代电气和电子设备的能量存储。双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜因其卓越的击穿强度（~700 MV/m）、超低介电损耗（10??至10?3）、优异的加工性、自愈能力以及低成本，而被商业电容器广泛应用。然而，随着电动汽车和电磁能设备等领域的集成化和微型化迅速发展，储能电介质材料不仅需具备更高的储能密度，还必须具备优异的耐温性能。因此，迫切需要开发兼具高储能密度和卓越耐温性能的聚合物电介质材料。

  为了提高聚合物电介质的高温储能性能，并解耦高储能密度和低能量损耗之间的矛盾关系，近日,西安交通大学化学学院张志成教授团队提出了一种通过在熔融挤出造粒过程中物理引入极性缺电子的8-羟基喹啉（8-HQ）来改性聚丙烯（PP）介电储能性能的新策略。缺电子的8-HQ分子最初设计用于捕获在高电场下注入的电荷，抑制漏电流密度。令人意外的是，研究发现它们可以在PP晶粒的边界处积聚，诱导PP晶粒的生长，从而增强了PP薄膜的机械强度。这两种效应共同促进了PP/8-HQ的高击穿场强。8-HQ中极性基团的引入可以提高PP/8-HQ的介电常数。击穿场强和介电常数的协同提高，最终实现储能性能的综合提升。

图6 PP 和 PP/8-HQ 薄膜的储能和循环稳定性。 (a) 25℃和(b) 125℃时PP和PP/8-HQ-3(A)薄膜的储能密度和放电效率；(c)本研究与其他已报道的PP基介电材料在25℃、125℃和 90% η 时的U_e比较； (d)PP和PP/8-HQ-3(A)薄膜在25℃和200 MV/m下的充放电循环性能；PP和PP/8-HQ-X(A)薄膜的(e)接触角和粗糙度；(f)180°金属电极剥离；(g)自愈图。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418631

作者介绍：

  张志成：西安交通大学化学学院教授，博士生导师。主要研究领域包括新型氟聚合物的设计与可控合成，新型电介质的分子设计与偶极调控，电活性高分子及其在高储能电容器、压电传感器等领域的应用等。

  张美荣：西安交通大学化学学院助理教授。主要研究方向为高储能低损耗聚合物电介质的设计合成、及其介电储能性能研究。

团队介绍：

张志成教授电功能高分子课题组

课题组简介：

  张志成教授团队的研究领域主要有有机氟化学与氟聚合物化学改性、先进储能高分子的设计与可控合成、储能聚合物复合电介质研究、智能材料合成与传感器应用、生物医学功能材料、无机多孔材料水污染治理应用研究等六个方向。团队现有科研人员9人，其中教授4人，副教授3人，助理教授2人，在读研究生40余人。

  团队负责人张志成教授十几年来致力于电功能氟聚合物设计合成及先进聚合物电介质研究，包括新型氟聚合物的设计、改性方法、氟聚合物材料的结构性能关系研究、电活性氟聚合物及其在高储能电容器、传感器等领域的应用等。近年来围绕氟聚合物的合成改性，开发了多种基于C-Cl、C-F 键活化的可控改性方法，为新型氟聚合物的设计合成开辟了新途径；在氟聚合物铁电压电特性及电性能调控方面进行了系统研究，并取得了丰硕的成果；在铁电聚合物薄膜传感器及能量收集应用方面开展了相关工作，积累了一定的研究基础。主持国家自然科学基金项目4项（重点1项，面上2项，青年1项），省部级科研项目8项，横向项目20余项。以第一（通讯）作者共发表 高水平论文150余篇，发表 SCI论文被引用3400余次，个人H因子为33。2010年入选教育部新世纪优秀人才计划，2019年获得陕西省职工十大创新创业人物称号，获2021年陕西省技术发明奖二等奖（排名第3）。现任《高分子通报》、《IET Nanodielectric》、《Reactive and Functional Polymers》、《大学化学》等期刊编委。

  课题组相关研究：http://gr.xjtu.edu.cn/en/web/zhichengzhang

  课题组长期招收电介质储能、介电弹性体、聚合物铁电压电材料等方向的硕士、博士研究生。