聚合物薄膜電介質(zhì)電容器具有易加工、柔性好、高功率密度、快的放電速度等優(yōu)點(diǎn)，成為電子電力系統(tǒng)不可或缺的儲(chǔ)能元件之一。但是現(xiàn)有的聚合物電介質(zhì)材料通常能量密度過(guò)低，無(wú)法滿足高功率系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等對(duì)高儲(chǔ)能密度的要求，且材料的介電常數(shù)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)存在難以同時(shí)提高的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新型高儲(chǔ)能密度電介質(zhì)材料成為迫切需求。

近日，西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子科學(xué)與工程學(xué)院周迪教授課題組提出了通過(guò)固相反應(yīng)和篩分相結(jié)合的簡(jiǎn)單實(shí)用機(jī)械方法制備了BaTiO3-Bi(Li0.5Nb0.5)O3（BT-BLN）納米填料并與P(VDF-HFP)復(fù)合制備了高質(zhì)量的P(VDF-HFP)/BaTiO3-Bi(Li0.5Nb0.5)O3介電納米復(fù)合薄膜，成功實(shí)現(xiàn)了極化強(qiáng)度與擊穿場(chǎng)強(qiáng)的協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能密度極大提升。該工作通過(guò)對(duì)P(VDF-HFP)基納米復(fù)合薄膜在納米顆粒分布狀態(tài)與極化強(qiáng)度和擊穿場(chǎng)強(qiáng)之間內(nèi)在關(guān)系的深入探索，結(jié)合有限元仿真技術(shù)對(duì)擊穿過(guò)程的動(dòng)態(tài)解析，探索了復(fù)合薄膜的機(jī)電失效機(jī)制，并深刻揭示了BT-BLN納米填料對(duì)聚合物儲(chǔ)能性能的增強(qiáng)機(jī)制，P(VDF-HFP)基納米復(fù)合材料中獲得了14.2 J/cm3（Eb≈ 497 MV/m）的儲(chǔ)能密度。該研究所提出的設(shè)計(jì)思路展現(xiàn)出重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

該研究成果以“Significantly enhanced electrostatic energy storage performance of P(VDF-HFP)/BaTiO3-Bi(Li0.5Nb0.5)O3nanocomposites” 為題，近日在國(guó)際著名期刊《納米能源》（Nano Energy，IF=16.602）上在線發(fā)表。西安交通大學(xué)國(guó)際電介質(zhì)研究中心博士生王鵬建為本文第一作者，周迪教授為本文通訊作者，西安交通大學(xué)為本文第一作者和第一通訊單位。本文的合作者有西安交通大學(xué)能動(dòng)學(xué)院蘇進(jìn)展教授和電氣學(xué)院劉文鳳教授。該研究工作是周迪教授課題組在陶瓷/聚合物復(fù)合電介質(zhì)儲(chǔ)能領(lǐng)域研究成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（IF=11.301）國(guó)際著名期刊后的又一研究成果。

該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、電氣絕緣與電力設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等的支持。賈春林科學(xué)家工作室代艷竹工程師在SEM方面給予幫助，西安交通大學(xué)儀器分析中心王瑜工程師在納米粒度分析方面給予幫助。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520308259(Nano Energy）;https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta03304a#!divAbstract(JMCA)

周迪教授課題組主頁(yè)：http://gr.xjtu.edu.cn/web/zhoudi1220/1