聚合物基介电材料在静电电容器中作为储能介质具有巨大潜力。然而，聚合物的耐热性较差，导致高温下介电储能能力严重下降，限制了它们在恶劣环境中的应用。

近日，武汉理工大学Xin Zhang，伍伦贡大学Shujun Zhang，清华大学南策文院士介绍了一种柔性层压聚合物纳米复合材料，其中聚合物成分被限制在纳米级，从而提高了所得纳米复合材料的热机械电稳定性。

文章要点

1）纳米层压板由夹在固体 Al₂O₃ 层之间的纳米限制聚醚酰亚胺 (PEI) 聚合物组成，在 200 °C 的高温下表现出 18.9 J/cm³ 的高能量密度和 ~ 91% 的高能量效率。

2）研究表明，PEI 聚合物的纳米限制可降低扩散系数并限制热动力学，与本体 PEI 聚合物相比，玻璃化转变温度显著提高 37 °C。纳米层内的纳米限制和界面捕获的综合效应协同作用，有助于提高电击穿强度，并在高达 250 °C 的温度范围内增强储能性能。

3）通过在细金属线等曲面上使用柔性超薄纳米层，研究人员引入了一种创新概念，可以创建高效紧凑的金属线电容器，尽管设备体积很小，但电容却很大。

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Li, X., Liu, B., Wang, J. et al. High-temperature capacitive energy stroage in polymer nanocomposites through nanoconfinement. Nat Commun 15, 6655 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-51052-y

https://doi.org/10.1038/s41467-024-51052-y